關(guān)于大海林林業(yè)局楊樺林經(jīng)營(yíng)密度的探討

韓朝君 戰(zhàn)克松 梁 晶

(1.大海林林業(yè)局，黑龍江 海林 157125；2.黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院，哈爾濱 150025)

大海林林業(yè)局位于長(zhǎng)白山支脈，張廣才嶺西麓，地形屬于低山丘陵地區(qū)，少部分為中山地區(qū)，主要有針闊混交林、闊葉混交林及楊樺林三大林型[1]。目前，紅松闊葉林經(jīng)過(guò)采伐、火燒后形成了次生林，主要樹(shù)種有樺樹(shù)、楊樹(shù)、柞樹(shù)等。分布在海拔300～800m的林帶上，這一林帶在大海林林區(qū)分布最廣，也是主要的木材生產(chǎn)區(qū)域。

楊樺林是山楊純林、白樺純林和山楊白樺混交林的統(tǒng)稱，具有更新能力強(qiáng)、生長(zhǎng)快、林分密度大、單位面積的產(chǎn)量高的特點(diǎn)，同時(shí)楊樺材質(zhì)優(yōu)良，是膠合板、人造板、造紙材及民用建筑的優(yōu)質(zhì)材種[2]。大海林林業(yè)局楊樺林多屬中幼齡林，正處于生長(zhǎng)旺盛階段，且林分密度不合理。經(jīng)營(yíng)密度能夠直接影響山楊林和白樺林的生長(zhǎng)與發(fā)育，而合理的經(jīng)營(yíng)密度能夠提高林分的穩(wěn)定與效益[3～6]。本研究基于楊樺林經(jīng)營(yíng)密度研究現(xiàn)狀，提出大海林林業(yè)局的合理經(jīng)營(yíng)密度和高效經(jīng)營(yíng)技術(shù)，旨在加強(qiáng)林分管理，提高特定環(huán)境下林分的成長(zhǎng)與利用[7]。

1 楊樺林經(jīng)營(yíng)密度的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

欒士波等(1999)研究了不同立地條件下山楊林和白樺林的平均胸徑、平均樹(shù)高、優(yōu)勢(shì)高、單位面積的蓄積量、生長(zhǎng)量都存在較大差異[2]。申慶海等(1999)建立了不同經(jīng)營(yíng)密度的楊樺林標(biāo)準(zhǔn)地，測(cè)定了光合作用、光能用率、凋落物分解量、養(yǎng)分歸還量[8]。欒士波等(1999) 采用臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地，建立了楊樺林密度的數(shù)學(xué)模型，確定了楊樺林的最佳經(jīng)營(yíng)密度與最低經(jīng)營(yíng)密度[9]。欒士波(2000)采用點(diǎn)面結(jié)合的方法，確定楊樺林的林分最佳經(jīng)營(yíng)密度為0.70[10]。劉瑰琦等(2001)研究了楊樺林分的經(jīng)營(yíng)密度和效應(yīng)，提出繪制經(jīng)營(yíng)密度管理圖可以有效管理中壯林分[11]。黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所(2002)對(duì)山楊林和白樺林分別劃出4個(gè)立地級(jí)和3個(gè)生長(zhǎng)階段，得出山楊林、白樺林的最大經(jīng)營(yíng)密度、最佳經(jīng)營(yíng)密度和最低經(jīng)營(yíng)密度，并建議低密度采用撫闊補(bǔ)針?lè)謱咏?jīng)營(yíng)措施[12]。周冬躍等(2003)對(duì)低密度楊樺林內(nèi)補(bǔ)植針葉樹(shù)，得出不同密度時(shí)的最佳補(bǔ)植株數(shù)計(jì)算式[13]。蘭士波等(2005)研究了天然楊樺林各立地級(jí)的生長(zhǎng)進(jìn)程，提出天然楊樺林樹(shù)高與胸徑生長(zhǎng)進(jìn)程分為3個(gè)階段[14]。李桂君等(2005)論述了低密度楊樺中幼齡林分層經(jīng)營(yíng)技術(shù)，包括確定林冠下栽植密度、最小栽植空間、紅松最適宜的透光時(shí)間和透光等方法[15]。蘭士波(2007)對(duì)天然楊樺林林分生長(zhǎng)性狀、形態(tài)等指標(biāo)連續(xù)觀測(cè)，分析了經(jīng)營(yíng)密度對(duì)林分干物質(zhì)積累量、養(yǎng)分歸還量的效應(yīng)[16]。蘭士波(2011)開(kāi)展了立地類型劃分和最適密度的選擇，提出不同立地條件下天然楊樺用材林的高效經(jīng)營(yíng)技術(shù)[17]。

2 大海林林業(yè)局楊樺林經(jīng)營(yíng)密度研究

2.1 研究方法

大海林林業(yè)局楊樺林經(jīng)營(yíng)密度的確定，應(yīng)采用臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查和固定標(biāo)準(zhǔn)地定位觀測(cè)相結(jié)合的方法。其中，臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地是在楊樺林下栽植有紅松的林分內(nèi)，選取不同立地條件和密度的地段，分別設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地20個(gè)，在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行測(cè)樹(shù)因子及立地因子的調(diào)查；固定標(biāo)準(zhǔn)地定期進(jìn)行上、下層林木的生長(zhǎng)量調(diào)查。選擇的標(biāo)準(zhǔn)地要求林分郁閉度在0.70以上的未經(jīng)采伐過(guò)或雖已采伐但不超過(guò)5年且林分郁閉度大于0.70的林分[10]。

2.2 楊樺林經(jīng)營(yíng)密度的確定

大海林林業(yè)局的楊樺林的經(jīng)營(yíng)密度(最大經(jīng)營(yíng)密度、最佳經(jīng)營(yíng)密度和最小經(jīng)營(yíng)密度)可根據(jù)經(jīng)營(yíng)密度效應(yīng)、光合作用和養(yǎng)分循環(huán)、地級(jí)和生長(zhǎng)進(jìn)程、編制經(jīng)營(yíng)密度管理表和公式法確定。

(1)根據(jù)經(jīng)營(yíng)密度效應(yīng)確定。

由于山楊林和白樺林的平均胸徑、優(yōu)勢(shì)高、單位面積的蓄積量存在差異，因此對(duì)楊樺林林分樹(shù)高、胸徑、材積、冠長(zhǎng)、冠寬、光能利用、養(yǎng)分及土壤水分進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，分析經(jīng)營(yíng)密度對(duì)林分干物質(zhì)積累量、養(yǎng)分歸還量、林地土壤含水量、林分生長(zhǎng)及出材量的效應(yīng)，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，最終確定楊樺林的最大經(jīng)營(yíng)密度、最佳經(jīng)營(yíng)密度和最小經(jīng)營(yíng)密度。

(2)根據(jù)光合作用和養(yǎng)分循環(huán)確定。

研究表明，經(jīng)營(yíng)密度隨林木在各生長(zhǎng)階段和林分的培育目標(biāo)不同而變化[10]。因此，建立經(jīng)營(yíng)密度依次為0.5、0.6、0.7、0.8、1.0的楊樺林固定標(biāo)準(zhǔn)地，對(duì)其光合作用、光能利用率、凋落物分解量及養(yǎng)分歸還量進(jìn)行測(cè)定。按照不同經(jīng)營(yíng)密度年平均積累的干物質(zhì)最多，單位面積產(chǎn)量最大；林內(nèi)凋落物的分解量隨經(jīng)營(yíng)密度增加而減少，營(yíng)養(yǎng)元素的歸還量以中國(guó)等經(jīng)營(yíng)密度的歸還量最大[8]為依據(jù)，確定最佳經(jīng)營(yíng)密度。

(3)根據(jù)地級(jí)和生長(zhǎng)進(jìn)程確定。

在立地分類的基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)量化I統(tǒng)計(jì)分析理論，對(duì)生長(zhǎng)條件劃出5個(gè)立地級(jí)，立地級(jí)I表示坡向、坡度、坡位、黑土層厚度為最好生長(zhǎng)條件，依此類推；再根據(jù)楊樺林樹(shù)高與胸徑劃分速生期、均穩(wěn)生長(zhǎng)期和慢生長(zhǎng)期3個(gè)生長(zhǎng)進(jìn)程，得出山楊林、白樺林最大經(jīng)營(yíng)密度、最佳經(jīng)營(yíng)密度和最低經(jīng)營(yíng)密度[14]。

(4)根據(jù)經(jīng)營(yíng)密度管理表確定。

森林經(jīng)營(yíng)密度管理表是從多個(gè)數(shù)學(xué)模型中選出最佳模型，編制了依林分平均胸徑而定的斷面積蓄積量標(biāo)準(zhǔn)表。經(jīng)營(yíng)密度管理表是從定量角度科學(xué)地經(jīng)營(yíng)楊樺林分的一種簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用的方法，比樹(shù)冠投影面積求算平均冠幅，精度提高5%～8%。通過(guò)測(cè)得現(xiàn)有楊樺林分的平均胸徑、單位面積上的株數(shù)與蓄積繪制圖表，便可查出該林分的最佳經(jīng)營(yíng)密度[11]。

(5)根據(jù)公式法確定。

根據(jù)萊涅克提出的“在充分密集的林分中單位面積上的株數(shù)(N)是林分平均胸徑(D)的函數(shù)，logN=alogD+b，a、b是因樹(shù)種而變的常數(shù)”。再利用Relnkel.L.H的研究數(shù)據(jù)確定山楊林和白樺林密度與胸徑之間的關(guān)系，擬合出最大密度和胸徑相關(guān)的模型，得出單位面積上各徑級(jí)的最大經(jīng)營(yíng)密度；還可以通過(guò)計(jì)算式N=e8.8440-0.1150D直接求得楊樺林最佳經(jīng)營(yíng)密度[18]。

山楊林logN=-1.57629logD+5.05151 R=-0.998

(1)

白樺林logN=-1.55113logD+4.94507 R=-0.995

(2)

2.3 楊樺林的適地經(jīng)營(yíng)技術(shù)

目前，大海林林業(yè)局楊樺林經(jīng)營(yíng)面積較少且分布不勻，有必要根據(jù)國(guó)家制材標(biāo)準(zhǔn)和不同培育目標(biāo)，結(jié)合立地類型劃分、生長(zhǎng)進(jìn)程規(guī)律，以林分生長(zhǎng)進(jìn)程模型、徑級(jí)—株樹(shù)分布規(guī)律為基礎(chǔ)，確定不同立地條件下楊樺低密度林改造和用材林高效經(jīng)營(yíng)技術(shù)[17]。

(1)低密度楊樺林林分生產(chǎn)力的改造技術(shù)。

大海林林業(yè)局有少數(shù)楊樺林林分密度低且呈團(tuán)狀分布，缺乏針葉樹(shù)下種母樹(shù)的林分。因此，對(duì)于低密度用材采取撫闊補(bǔ)針?lè)謱咏?jīng)營(yíng)技術(shù)，栽植針葉樹(shù)以提高單位面積密度。如在低密度的楊樺林下栽植紅松，紅松年齡達(dá)到15年時(shí)，采用均勻透光撫育，按照上層木保留密度表確定上層木保留株數(shù)，經(jīng)過(guò)透光撫育后使上層木均勻地分布在林地上，利于生長(zhǎng)加快。

(2)楊樺膠合板材用材林的定向培育技術(shù)。

膠合板材通常徑級(jí)較大、材質(zhì)好，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小頭直徑大于26cm、材長(zhǎng)大于2m。培育楊樺膠合板材對(duì)其立地條件要求非常高，由于山楊和白樺在40年后進(jìn)入緩慢生長(zhǎng)期，又在林齡40年時(shí)心腐率達(dá)最大[19]。因此，山楊和白樺在45年生主伐時(shí)，根據(jù)4個(gè)立地等級(jí)的林分平均胸徑和單位面積最大經(jīng)營(yíng)密度，山楊林培育膠合板材可選在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ立地級(jí)，而白樺林則應(yīng)選在Ⅰ、Ⅱ立地級(jí)[20]。

(3)紙漿材用材林定向培育技術(shù)。

根據(jù)林分生長(zhǎng)進(jìn)程及經(jīng)營(yíng)密度建立數(shù)學(xué)模型，結(jié)合達(dá)到紙漿材標(biāo)準(zhǔn)時(shí)林分最佳林齡，確定山楊林和白樺林的經(jīng)營(yíng)技術(shù)。按照林分類型、平均胸徑、立地級(jí)和林齡，可以將楊樺林紙漿用材林定向培育技術(shù)措施劃分為十余種[21]，主要是上層撫育伐、徑級(jí)擇伐、主伐人工更新3種高效經(jīng)營(yíng)技術(shù)[17]。

3 結(jié)語(yǔ)

楊樺林是黑龍江省主要的后備森林資源，經(jīng)營(yíng)好現(xiàn)有的楊樺林，不斷提高林分的質(zhì)量和產(chǎn)量，充分發(fā)揮其生產(chǎn)潛力，為生產(chǎn)部門科學(xué)地挖掘其生長(zhǎng)潛力，合理地經(jīng)營(yíng)和管理現(xiàn)有楊樺林提供理論指導(dǎo)和科學(xué)依據(jù)，也對(duì)實(shí)現(xiàn)黑龍江省森林的永續(xù)利用和維護(hù)生態(tài)平衡，發(fā)揮森林的防護(hù)效益等具有重要意義。

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