塞罕壩地區(qū)華北落葉松人工林林分生長狀況研究

塞罕壩地區(qū)華北落葉松人工林林分生長狀況研究

華北落葉松是中國北方最重要的造林樹種之一。尤其是在河北省北山區(qū)。適應性強、生長速度快、材料早、樹干好等特點，在木材生產(chǎn)、水保護和水源保護等方面發(fā)揮著非常重要的作用。目前對華北落葉松撫育的研究已有一些,但對于解決和本地區(qū)華北落葉松人工林實際生產(chǎn)相關(guān)的撫育參數(shù)尚未確定。張彥芳等對不同撫育強度下華北落葉松胸徑及蓄積量的研究發(fā)現(xiàn),伴隨強度的增大,上述生長指標呈現(xiàn)上升趨勢,綜合研究后確定間伐強度40%~60%的撫育強度最好1材料和方法1.1森林土壤類型及土壤條件本試驗地設(shè)置在河北省承德市圍場縣塞罕壩機械總場陰河林場,距承德市240km,距北京市460km,地理坐標位于東經(jīng)116°51′~117°39′,北緯42°02′~42°36′。該地區(qū)地勢復雜,壩上連接內(nèi)蒙古高原南緣,以丘陵、曼甸為主,海拔1500~1940m;壩下海拔1018~1500m。該林區(qū)屬寒溫帶大陸性季風氣候,冬季較長,低溫嚴冷,春季較短,干燥多風,夏季不明顯,光照強烈,晝夜溫差大,年平均氣溫-1.5℃,最高氣溫高達33.4℃,最低氣溫低至-43.2℃,降水較少,年平均降水量為530.9mm,其中夏季降水量最大,占總降水量的67.6%,年蒸發(fā)量較大,平均達1388mm。土壤類型主要有灰色森林土、棕壤土、風沙土、沼澤土、礫石土、草甸土等6個土類,土壤容重約為1.2g/cm林區(qū)內(nèi)主要樹種有華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtiiMayr.)、樟子松(Mongoliascotchpine)、云杉(PiceaasperataMast.)、白樺(BetulaplatyphyllaSuk.)等。林下植被稀少,主要灌木樹種有山杏(SiberianApricot)、河北大黃(R.rhaponticum)、山刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)、華北繡線菊(Spiraeafritschiana)等,草本植物主要有金蓮花(Tropaeolunmajus)、黃花菜(Hemerocallisfulva)、老鸛草(Geraniumcaroliniamum)、龍牙草(HerbaCeratopteridis)、歪頭菜(Viciaunijuga)等1.2研究對象的確定本研究以曼甸立地條件下未經(jīng)任何撫育的7a、8a、9a、10a、11a、12a、15a共計7個林齡的華北落葉松人工林林分為研究對象進行分析,每林齡設(shè)置面積為400m1.3確定間伐參數(shù)的方法1.3.1確定撫育撫育起始期本文對以下幾種撫育起始期的確定方法進行對比探討,以篩選出較適合華北落葉松人工林的撫育起始期確定方法:(1)按林分生長量確定:林分直徑連年生長量的變化,可以清楚地反應出林分的密度變化情況,因此,可以利用連年生長量來確定撫育撫育起始期。(2)按林木分級結(jié)果確定:在林木生長過程中,IV、V級木(Kraft分級)的數(shù)量比例,是隨著林齡的增長而增大的,可以將IV、V級木在林分中的數(shù)量比例達30%左右時作為首次間伐的標志。(3)按林分直徑離散度確定:林分的直徑離散度,是指林分平均胸徑與最大和最小胸徑的倍數(shù)之間的距離。一般林分直徑離散度超過1.0都可以進行第一次撫育間伐。(4)按林分株數(shù)按徑級分配比例確定:林分分化越激烈,林木間胸徑差距越大,小徑木數(shù)量越多。一般可以以自然徑級0.8以下的作為小徑木進行計數(shù),小徑木約占總株數(shù)的30%時,可以進行首次間伐1.3.2單木材積的計算撫育間隔期具體的推算方法為:(1)以3種立地條件下幼齡林為研究對象。(2)總蓄積量為各林分解析木的單木材積除以其斷面積(斷面積按圓形計算)再乘以樣地林木總斷面積,最后除以0.04換算為每hm其中A為撫育間隔期;C為間伐材積;Z為年平均材積生長量1.3.3調(diào)查和編制好林分密度表本研究是基于胸徑與冠幅的相關(guān)關(guān)系來確定合理撫育間伐強度。對于一個具體的林分,首先調(diào)查并計算出該林分的平均胸徑及實際密度,然后在編制好的合理經(jīng)營密度表中查出相應的胸徑和理論密度,即通過林分的平均胸徑查出表中合理的每hm1.4處理數(shù)據(jù)2結(jié)果與分析2.1落葉松人工林的初始階段確定2.1.1確定華北落葉松林護理開始階段的方法篩選2.1.1.胸徑生長情況對于未經(jīng)任何撫育經(jīng)營措施的15a生的華北落葉松人工林,樹干解析結(jié)果如表1。華北落葉松幼樹在9a生時,胸徑連年生長量達到最大值,為0.94cm,即該年為胸徑生長最旺盛期。到10a生時連年生長量開始下降,11a后下降更為明顯。因此,可以將10a作為曼甸立地條件下華北落葉松人工林撫育起始期。2.1.1.不同林分類型木比例對7~12a生華北落葉松人工林林分進行每木檢尺調(diào)查,根據(jù)胸徑進行林木分級,結(jié)果如表2所示。由表2可知,IV、V級木比例在14%~19%,方差分析顯示,6林齡間林木分級(IV、V)比例差異不顯著(P=0.193,>0.05),即6林齡林分IV、V級林木比例相差不多,均未達到30%。有研究稱,林木生長分級法主要適用于成林后同齡針葉純林,在幼齡中分級結(jié)果不明顯,不易分級2.1.1.不同林分密度散度對7~12a生華北落葉松幼齡人工林進行直徑離散度計算,結(jié)果如表3所示。由表3可知,直徑離散度介于1.77~7.04,方差分析顯示,6林齡間直徑離散度差異極顯著(P=0.00,<0.01)。多重比較結(jié)果表明:8a生林分顯著高于其他5林齡林分,為7.04。8a生林分直徑離散度呈現(xiàn)第一個峰值,說明8a生林分內(nèi)林木分化最為嚴重,此時應及時進行第一次撫育。2.1.1.根據(jù)林分確定撫育起始期對7~12a生華北落葉松幼齡人工林進行小徑木比例計算,結(jié)果如表4。方差分析顯示,6林齡間小徑木比例差異極顯著(P=0.00,<0.01)。多重比較結(jié)果表明:8a生及9a生林分顯著高于其他4林齡林分,但二者差異不顯著。8a生及9a生小徑木比例均高于30%,其中以8a生最高,為31.78%,小徑木比例呈現(xiàn)第一個峰值,說明8a生林分內(nèi)林木分化最為嚴重,此時應及時進行第一次撫育。綜上,對于華北落葉松人工林,4種確定撫育起始期的方法各有特點。利用林分生長量分析確定華北落葉松人工林撫育起始期為10a;利用林分直徑離散度及林分株數(shù)按徑級分配比例法確定華北落葉松人工林撫育起始期均為8a;由于林木生長分級法主要適用于壯齡后林分,對于幼齡分級結(jié)果不明顯,因此利用林木分級結(jié)果確定華北落葉松撫育起始期不合適。從操作角度上來看,利用林分直徑離散度及根據(jù)林分的株數(shù)按徑級分配比例確定華北落葉松人工林撫育起始期的2種方法需要對林分進行一個常年且逐年的監(jiān)測,耗時較長,受到其他立地條件的客觀影響,在操作上較難完成。相比之下,利用林分生長量分析確定華北落葉松人工林撫育起始期就顯得更為方便一些,因此,利用林分生長量分析確定華北落葉松人工林撫育起始期最為合適。2.1.2不同撫育起始期對華北落葉松胸徑生長的影響利用林分生長量法對曼甸、陽坡薄土及陰坡厚土3種立地條件下華北落葉松人工林林分進行分析,結(jié)果如圖1~圖3。如圖1所示,曼甸立地條件下的華北落葉松胸高斷面積連年生長量最大值出現(xiàn)在第9年,其后,胸高斷面積連年生長量逐漸下降,因此可以確定曼甸立地條件林分的撫育起始期為10a左右較為合適。如圖2所示,陽坡薄土的華北落葉松胸高斷面積連年生長量在第13年呈現(xiàn)最大,因此對于陽坡薄土,適合的撫育起始期為14a左右。如圖3所示,陰坡厚土立地條件下的華北落葉松胸高斷面積連年生長量也在第9年呈現(xiàn)最大,其后,胸高斷面積連年生長量逐漸下降,因此可以確定陰坡厚土立地條件林分的撫育起始期為10a左右較為合適。2.2撫育間隔期的確定撫育間隔期推算結(jié)果如表5所示。對于曼甸立地條件,撫育間隔期為6~8a較為合適;對于陽坡薄土立地條件,較適的撫育間隔期為5~10a;對于陰坡厚土立地條件,較為合適的撫育間隔期為5~8a。2.3中齡林華北落葉松人工林林分的間伐強度確定不同立地條件下華北落葉松林的最適撫育間伐強度,可以利用上文編制好的合理經(jīng)營密度表來進行查表及推算。如對現(xiàn)有研究區(qū)3種立地條件下中齡林華北落葉松人工林林分的間伐強度進行推算,結(jié)果如下:(1)曼甸立地下,華北落葉松人工中齡林,平均胸徑為10.89cm,實際株數(shù)為2962株/hm(2)陽坡薄土立地下,華北落葉松人工中齡林,平均胸徑為14.65cm,實際株數(shù)為1930株/hm(3)陰坡厚土立地下,華北落葉松人工中齡林,平均胸徑為13.09cm,實際株數(shù)為2255株/hm3不同立地條件的華北落葉松人工林最適撫育強度的確定由本次研究可知,利用林分生長量法是確定華北落葉松人工林撫育起始期較適合的研究方法。并針對不同立地條件下的華北落葉松人工林林分,最終確定了適合的撫育起始期及撫育間隔期,見表6。確定曼甸立地林分,在第10年進行間伐,每6~8a進行一次間伐;陽坡薄土立地林分,在第14年進行間伐,每5~10a進行一次間伐;陰坡厚土立地林分,在第10年進行間伐,每5~8a進行一次間伐。利用編制