不同地形條件與土層厚度對刺槐人工林的影響

陳海燕

摘要 ? ?本文研究了徂徠山不同立地條件對二十五年生刺槐人工林的影響。結果表明，海拔對刺槐樹高、材積影響不顯著（P>0.05），坡向和土層厚度對刺槐的樹高及材積影響極顯著（P<0.01）;坡度對刺槐胸徑、冠幅的影響不顯著（P>0.05），海拔、坡向及土層厚度對刺槐胸徑、冠幅的影響顯著（P<0.05）。可以看出，土層厚度對刺槐人工林的影響最大。

關鍵詞 ? ?刺槐;地形條件;土層厚度;樹高;胸徑;冠幅;材積

中圖分類號 ? ?S792.27 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）13-0118-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Effects ?of ?Different ?Terrain ?Conditions ?and ?Soil ?Thickness ?on ?Robinia ?pseudoacacia ?Plantation

CHEN Hai-yan

（Culai Mountain Forest Farm of Taian City in Shandong Province，Taian Shandong 271027）

Abstract ? ?In this paper，the effects of different site condition on the 25-year-old Robinia pseudoacacia plantation were studied. The results showed that the elevation had no significant effect on tree height and volume of Robinia pseudoacacia（P>0.05），the exposure and soil thickness had significant effects on the tree height and volume of Robinia pseudoacacia（P<0.01）.The slope had no significant effect on the DBH and crown width of Robinia pseudoacacia（P>0.05）.The elevation，exposure and soil thickness had significant effects on the DBH and crown width of Robinia pseudoacacia（P<0.05）.It can be seen that the soil thickness has the greatest influence on the plantation of Robinia pseudoacacia.

Key words ? ?Robinia pseudoacacia;terrain condition;soil thickness;tree height;DBH;crown width;volume

刺槐（Robinia pseudoacacia）是我國落葉闊葉林中栽植范圍最廣泛的人工林樹種，分布在北緯23°～46°、東經84°～124°[1]，具有抗旱、耐貧瘠、生長快、干形良好、耐水濕、萌蘗力強、耐鹽堿等優(yōu)良特點，因而常用于保持水土、防風固沙、改良土壤和四旁綠化[2-3]。

樹木的生長與其所處的立地條件密切相關[4]。從20世紀90年代起，國內外林業(yè)和生態(tài)學工作者就對林地立地類型的劃分和質量評價工作十分重視，視其為適地適樹和科學造林、營林的理論基礎[5]。目前對樹木和立地條件的研究很多，涉及的方面也十分廣泛[6-7]。李俊輝等[8]研究了不同立地條件下刺槐形態(tài)和生理特性隨樹齡的變化，結果表明，坡地刺槐具有小的葉面積、高的比葉質量和葉厚度以及低的比葉水力導度、凈光合速率和氣孔導度，而水分利用效率和N、P養(yǎng)分含量均較高，立地條件和樹齡對大多數葉形態(tài)和生理特性表現出顯著的交互作用。黃 婷等[9]以陜北黃土丘陵區(qū)紙坊溝流域不同立地條件下的刺槐林為對象，采用綜合評價法對其土壤質量進行評價發(fā)現，陰坡刺槐林的土壤含水量、有機質、全氮、酶活性大于陽坡，但陽坡刺槐林的速效養(yǎng)分含量大于陰坡;隨土層深度增加，刺槐林土壤含水量、全氮、速效養(yǎng)分以及酶活性降低，土壤pH升高。張長慶等[10]在黃土高原丘陵溝壑區(qū)不同立地條件下研究刺槐人工林無性繁殖與更新狀況，結果發(fā)現，陰坡樣地不同深度土層的平均土壤含水率高于陽坡樣地，生長在陰坡的刺槐人工林無性繁殖較陽坡旺盛，陰坡無性株萌蘗的數量和擴散范圍明顯大于陽坡;在相同坡向的刺槐林群落中，坡下部的根系萌苗量大于坡上部。對同一樹種不同立地條件的綜合研究十分稀少。本文就刺槐的生長與不同立地條件之間的關系進行比較，試圖找出適宜刺槐生長的立地條件，為刺槐適地適樹提供借鑒。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?研究地概況

山東省泰安市徂徠山林場，地理位置為東經117°13′50″、北緯36°02′24″，位于泰安市區(qū)東南20 km。徂徠山林場始建于1956年3月，林場橫跨泰安市岱岳區(qū)和新泰市，東西長30 km，南北寬15 km，林場內有山峰99座，主峰太平頂海拔1 028 m;林場經營面積9 000 hm2，有林地7 266.67 hm2，活立木蓄積量6.005萬m3，森林覆蓋率達87.8%，植被覆蓋率達92.4%，是山東省第二大國有林場;林場內有植物資源449屬789種，植被以常綠針葉林和落葉闊葉林為主，覆蓋全山，是世界上最大的人工林。屬于溫帶大陸性季風半濕潤氣候區(qū)，山下四季分明，山上春秋相接，山上氣溫較山下低3～6 ℃。年平均降水量在1 000 mm左右，氣候濕潤，雨量充沛，水源充足，澇泉分布廣，澗水清澈見底、四季長流。

1.2 ? ?研究方法

選低（300～350 m）、中（550～600 m）、高（850～900 m）海拔的20 m×10 m樣地各3塊（下同），陽、半陽、陰坡樣地3塊，大（35°～40°）、?。?8°～22°）坡度樣地各3塊，薄（20～30 cm）、中（40～50 cm）、厚（60～70 cm）土層的樣地各3塊。對每一樣地內的樹木進行每木檢尺，測量其樹高、胸徑和冠幅。研究區(qū)不同樣地刺槐人工林基本情況如表1所示。

1.3 ? ?數據處理

使用Excel和SPSS軟件對數據進行分析。

2 ? ?結果與分析

2.1 ? ?不同地形條件與土層厚度對刺槐樹高的影響

樹高是衡量森林生長狀況和立地情況的一個重要指標。若要充分掌握林分結構、林分動態(tài)變化，樹高是不可或缺的一項指標[11]。

如圖1 所示，從海拔來看，中海拔樣地的刺槐樹高最高，其次是高海拔樣地，最后是低海拔樣地，這可能是水分與熱量隨地勢變化所造成的結果;但是三者之間差異不顯著（P>0.05），說明在此地海拔高度對刺槐高生長的影響較其他因子小。從坡向來看，陰坡的刺槐樹高最高，其次是半陽坡，最后是陽坡，對其進行方差分析發(fā)現，三者之間的差異極顯著（P<0.01）;對其進行多重比較后發(fā)現，陽坡與半陽坡、陽坡與陰坡之間差異顯著，但是半陽坡與陰坡之間差異不顯著，造成這種情況的原因可能是陽坡的蒸發(fā)量遠大于半陽坡與陰坡，因為水分的原因導致刺槐的生長受到影響。從坡度來看，小坡度的樹高大于大坡度，這是因為坡度越大，水土流失越嚴重，土壤也越干燥瘠薄，這種情況也會反映到刺槐生長上。據調查，小坡度樣地土壤含水量為8%左右，大坡度樣地土壤含水量為4%左右。從土層厚度來看，厚土層樣地刺槐樹高遠大于中土層樣地和薄土層樣地，是中土層的1.95倍、薄土層的2.35倍，三者之間差異極顯著，這與其他人研究得出的刺槐適宜生長在較厚土層的結論相符。

2.2 ? ?不同地形條件與土層厚度對刺槐胸徑的影響

胸徑是立木測定的最基本因子之一，在研究樹木的生長中作為基本參考指標之一。如圖2所示，從海拔來看，隨海拔高度的增加，刺槐的胸徑先增加后降低，與樹高的變化相同，差異顯著（P<0.05）。從坡向來看，半陽坡胸徑最大，其次是陰坡，最后是陽坡，差異極顯著（P<0.01）;進行多重比較后發(fā)現，陽坡與半陽坡、陽坡與陰坡之間差異顯著，但陰坡與半陽坡之間差異不顯著。造成這種現象的原因可能是半陽坡的刺槐不僅有足夠的水分供應而且光照也充足，胸徑生長量較大。從坡度來看，總體來說大坡度樣地的刺槐胸徑小于小坡度樣地，但兩者差別不大。從土層厚度來看，隨著土層厚度的增加刺槐胸徑不斷增加，而且三者差異顯著。

2.3 ? ?不同地形條件與土層厚度對刺槐冠幅的影響

樹木通過綠葉進行光合作用，而冠幅的大小將影響樹木的光合作用面積，因而冠幅的大小是用來衡量苗木長勢的參考標準。如圖3所示，從海拔來看，隨著海拔的升高，冠幅的變化呈先增加后降低的趨勢，與胸徑的變化趨勢相似，差異極顯著（P<0.01）;中海拔樣地刺槐的冠幅遠大于低海拔和高海拔樣地，且低海拔與高海拔樣地刺槐的冠幅差異不顯著。造成這種情況的原因可能是中海拔樣地的環(huán)境不管是水分還是熱量都適宜刺槐生長。從坡向來看，冠幅隨坡向由陽到陰的變化表現出與胸徑相同的變化。從坡度來看，小坡度樣地刺槐的冠幅大于大坡度樣地刺槐的冠幅，兩者差異很小，大約2.845%。從土層厚度來看，冠幅隨著土層厚度的增加呈先增加后降低的趨勢，與樹高和胸徑的變化趨勢都不同，中土層樣地刺槐的冠幅約是薄土層樣地的1.973倍、約是厚土層樣地的1.392倍，差異極顯著（P<0.01）。

2.4 ? ?不同地形條件與土層厚度對材積的影響

樹木經濟利用的主要部分是樹干，因而研究測定樹干材積的原理和方法是測樹學的主要任務，材積和蓄積是森林經營利用的基本經濟指標。如圖4所示，對不同海拔樣地的刺槐進行比較發(fā)現，隨著海拔的升高，材積呈先增加后降低的趨勢，但差異不顯著（P>0.05）。比較不同坡向樣地的刺槐材積狀況發(fā)現，不同坡向之間差異極顯著，半陽坡樣地材積遠大于陽坡，大約是其3.626倍;半陽坡樣地的材積也大于陰坡，但兩者之間差異不明顯。從坡度來看，小坡度樣地的材積大于大坡度樣地，但差異不顯著，小坡度樣地的材積比大坡度樣地多出25.89%。從土層厚度來看，隨著土層厚度的增加，材積的增加極顯著，并且厚土層樣地的材積約是薄土層樣地的5.46倍、約比中土層增加 206.08%，可以看出土層厚度的增加對于材積的增加十分有效，這與其他人的研究結論相符。

3 ? ?結論與討論

研究發(fā)現，土層厚度越厚越有利于刺槐的生長，原因是水分狀況綜合反映土壤的供水能力，土層淺薄導致土壤水分承載力不足，致使刺槐生長勢弱[12]?？梢娡翆雍穸葘Υ袒钡纳L十分重要。在本文中發(fā)現，隨土層厚度的增加，樹高、胸徑和材積均呈增加趨勢，且土層厚度對刺槐的樹高、胸徑、材積均有極顯著的影響;但冠幅卻不是隨著土層深度的增加而增加。

從坡向來看，刺槐人工林的胸徑、冠幅、材積都是隨著坡向由陽到陰呈先增加后減少的趨勢;但陰坡的樹高最高，3個坡向的樹高差異不顯著。這是因為陽坡受陽光輻射強度大、時間長，土壤水分蒸發(fā)較強，易導致植物水分虧缺;陰坡水分雖然較好，但刺槐是較強的喜光樹種，陰坡的光照強度和時數不能滿足刺槐需要[13-14]。段貝貝等[15]研究發(fā)現，生長在南坡的刺槐具有高的葉脈密度和密而小的氣孔，生長在北坡的刺槐具有低的葉脈密度和疏而大的氣孔。不同坡向刺槐葉脈密度與氣孔特征間的資源分配模式，反映了植物在異質性生境中根據其功能需求在自身性狀之間進行投資權衡機制的優(yōu)化，這也是造成不同坡向刺槐長勢不同的原因之一。

坡度對刺槐長勢的影響十分顯著。坡度通過對土壤水分、養(yǎng)分等的影響間接對刺槐的生長造成影響，較大坡度的刺槐林水土流失嚴重，土地較貧瘠，使刺槐得不到充足的養(yǎng)分與水分，長勢較差[16-17]。在本文中，坡度對樹高的影響十分顯著，隨著坡度的增加刺槐生長逐漸減弱。單長卷等[18]研究發(fā)現，不同立地條件下刺槐新枝生長的差異達顯著水平，胸徑生長與土壤水分顯著相關，新枝生長與土壤水分極顯著相關，這說明土壤水分是導致不同立地條件下刺槐生長差異的主要因子之一。而韓蕊蓮等[7]在2003年研究發(fā)現，同一坡向不同坡位土壤含水量不同，坡下部土壤含水量高于坡上部。水分的不同是造成不同海拔刺槐林長勢不同的原因，在本文中刺槐的樹高、胸徑、冠幅和材積隨著海拔的升高呈先增加后降低的趨勢，原因可能是在中海拔以下水分是主導因素，而中海拔以上熱量則成為主導因子。

坡向、坡度、海拔和土層厚度等立地因子對刺槐的生長都有不同程度的影響。因此，在徂徠山進行刺槐造林時應根據當地具體情況，充分考慮這些立地因子的影響。

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