大興安嶺樟子松人工幼齡林生長規律研究

朱萬才　魏勝利

摘要 以黑龍江省大興安嶺地區松嶺區樟子松人工幼齡林為研究對象，基于在不同樣地中測定的8株樟子松解析木數據，研究了樟子松人工幼齡林的生長規律。結果表明：樟子松的樹高和胸徑生長快速期都出現在早期，均在15年前達到最快生長；樹高連年生長量與平均生長量曲線在18～20年時相交，而胸徑和材積在0～20年一直處于速生期；直徑和樹高的連年增長量均表現出明顯的波動性，而胸徑、樹高和材積的平均生長量一直表現為平穩的增長趨勢。

關鍵詞 樟子松人工林；幼齡林；生長規律

中圖分類號 S791.253 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）20-218-03

Abstract Taking young growth forest of Pinussylvestris plantation of Greater Khingan Mountainsin Heilongjiang Province as research object， the research studied the growth regularity of young growth forest of Pinussylvestris plantation based on the 8 analysis tree within the different sample plots. The results showed that the rapid growth period of tree height and diameter at the breast height （DBH） occurred in the earlier period and reached the fast ratio before 15 a. The annual growth increment and average growth increment of tree height was across in 18-20 a， whereas DBH and volume grown with the fast ratio within the 0-20 a. Both of annual increment of DBH and tree height showed significant variation. While the average growth increment of DBH， tree height and volume showed the characteristic of stability.

Key words Pinussylvestris plantation； Young growth forest； Growth regularity

樟子松（Pinussylvestris）主要分布在我國黑龍江省，為常綠喬木，主要集中在海拔400～900 m的山地及海拉爾以西、以南一帶砂丘地區[1-2]。樟子松在環境保護、木材生產等方面具有獨特的作用。由于其非常顯著的生態和經濟效益，樟子松逐漸成為我國造林綠化首選樹種之一。目前，許多學者分別從其分布[3]、生長規律[4-6]、生物量與生產力[7-8]、人工林枝條分布及樹冠結構[9-11]等方面進行了研究，取得了大量的研究結果。但對于大興安嶺樟子松人工幼齡林生長規律的研究報道相對較少。研究樟子松人工幼齡林生長過程，對掌握樟子松人工林的生長動態、制定有效的經營措施和提高森林資源質量有著重要的意義。該研究以大興安嶺樟子松人工幼齡林為研究對象，詳細分析其生長規律，為揭示樟子松人工幼齡林早期生長特性提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 研究地區概況

研究地區位于大興安嶺松嶺區，地理坐標為123°29′23″～125°50′07″ E，50°09′16″～51°23′48″ N。松嶺區冬季寒冷，時間較長，夏季溫度高但時間較短，春季受氣候的影響時間來得比較晚，秋季溫度降低速度比較快，是典型的寒溫帶大陸性季風氣候區。該地區年平均氣溫為-3 ℃，其中全年的極端最高氣溫達到30 ℃，極端最低氣溫-48 ℃，溫差非常大。年平均降水量600 mm，多集中在7、8月份，占全年降水量的48.9%，年無霜期為100～110 d，植物生長期為90～100 d。松嶺林業局土壤為寒溫帶森林土。該局境內基巖是以花崗巖為主，其次有片麻巖、砂巖和安巖等，經過長期的自然變化，形成土壤母質，進而形成棕色針葉林土、棕色森林土、草甸沼澤土、腐殖質沼澤土。

1.2 研究方法

1.2.1

樣地設置。2014年，在松嶺區樟子松人工幼齡林內按坡向（陰坡、陽坡）和密度級（疏、密）選擇具有代表性地段設置8塊0.06 hm2的樟子松人工林標準地，且樣地內部不能有河流，道路或者其他空地。為了確保標準地的位置和面積的準確，通常用羅盤儀和皮尺等工具對標準地的邊界進行測量并且嚴格控制誤差，要求樣地周長的閉合差不能超過1/200。

每塊標準地均采用GPS定位，并進行每木檢尺，分別實測所有樹種的胸徑、樹高等指標，必要時進行復測，避免出現不必要的誤差。其中胸徑用測徑尺測量，精確到0.1 cm；樹高通過超聲波測高器測量，精確到0.1 m。具體樣地信息見表1。

1.2.2

解析木測定。對于所設定的樣地都要進行每木檢尺，所有樣木均測量胸徑、樹高等林木因子。根據每木檢尺的結果，將樣地內所有樣木依據胸徑按照2 cm為1個徑階進行分組。采用等斷面積徑級標準木法選出1株能夠代表該林分條件平均水平的樣木，在所設置的樣地周圍進行解析木的選取工作，從而進行解析木的測定。

對于解析木的處理在林學上主要分為伐前處理和伐后處理。在伐倒前，首先要記錄林分的基本狀況、與解析木相鄰的樹木生長情況，同時測量相鄰木的胸徑、樹高等林木因子。在解析木的樹干上標明“北向”，從而為確定樹枝的方位角奠定基礎。在伐倒后，要對解析木進行分段，對于樹冠部分要平均分為3層，每一層都要進行枝條解析。具體解析木信息見表2。

1.2.3

截取圓盤。在樹干的每一個區分段都要截取圓盤，同時在胸徑處截取。所有圓盤都要進行刨光處理，使得表面容易識別。對于刨光后的圓盤用掃描儀掃描，掃描儀的分辨率一般設定在300 dpi左右。對于掃描后的圓盤，使用年輪分析系統（WinDENDROTM V6.5）進行查數年輪。

1.2.4

各齡階單木材積計算。

參照以往的研究，單木材積采用區分求積法計算。基于上文的做法，將單木的樹干按照1 m段進行劃分，不足1 m的部分劃定為梢頭部分。每段采用中央斷面積求積法計算。各齡階單木材積計算過程如下：

2 結果與分析

2.1 樹高生長規律

由圖1可知，樟子松人工幼齡林的樹高在其生長過程中具有一定差異，也就是說樹高的連年生長量總體上的波動范圍非常大，最大峰值出現在13～15年階段，并且最大峰值為0.5 m。在達到一個峰值后，樟子松總體呈現波動下降趨勢。樹高連年生長量與平均生長量曲線相交于18～20年之間。18年之前樟子松人工幼齡林樹高隨林齡的增長而增加，連年生長量大于平均生長量，此階段為樟子松高速生長期。15年之后樟子松樹高的連年生長量下降，而平均生長量趨于平穩，在0.30 cm左右。20年樟子松人工幼齡林樹高生長過程見圖2，其符合冪函數曲線，樹高（H）與年齡（t）的關系式為H=0.027 3t1.838 1（R2=0.93，RMSE=0.52）。

2.2 胸徑生長規律

由圖3可以看出，從大興安嶺地區樟子松人工幼齡林總體上看，該樹種的去皮胸徑連年生長量與其他樹種不相同，其形狀總體上呈現雙峰曲線，連年生長量2個峰值出現在11年和13年，分別為0.68 cm和0.69 cm，之后總體呈現波動下降趨勢。從第14年之后胸徑平均生長量則保持在0.28～0.35 cm這一相對穩定的生長水平。連年生長量與平均生長量曲線在20年間都沒有相交，這說明20年間樟子松人工林胸徑處于高速生長階段。20年樟子松人工幼齡林胸徑生長過程見圖4，其符合冪函數曲線，去皮胸徑（D）與年齡（t）的關系式為D=0.007 3t2.330 6（R2=0.88，RMSE=0.83）。

2.3 材積生長規律

樟子松在0～20年期間單木材積（指帶皮材積）連年生長量和平均生長量隨年齡的增長而增加，并表現出繼續增長的趨勢。0～20年期間樟子松單木材積平均生長量緩慢增長，到20年達到0.000 6 m3。由圖1可知樟子松單木材積平均生長量與連年生長量曲線未相交，說明樟子松在20年時還未達到數量成熟。0～20年樟子松人工幼齡林單木材積生長過程見圖6，其符合冪函數曲線，材積（V）與年齡（t）的關系式為V=2.7E-08t4.357 0（R2=0.78，RMSE=0.001 6）。

2.4 胸高形數變化規律

胸高形數表示樹干形狀的參數，它說明樹干的完滿度，形數越大說明樹干越完滿，胸高形數對于單木材積的研究具有重要意義。由圖7可知，隨著年齡的增大，樟子松胸高形數呈現下降的趨勢： 14～20年樟子松胸高形數保持在0.5左右。總的來看，0～14年生長迅速，形數變化大，14～20年生長減慢，形數變化小。

3 結論

（1）該研究利用我國大興安嶺地區樟子松人工幼齡林的解析木調查數據，對所有的解析木均進行截取圓盤處理，掃描所有圓盤從而進行生長規律的研究。結果表明，僅樹高連年生長量與平均生長量曲線相交，而胸徑和材積在0～20年一直處于速生期。王鶴智[12]對樟子松人工林生長與收獲模型系統的研究表明：隨著樹齡的增加，樟子松的斷面積和樹高逐漸增大，最后趨于穩定。由于該研究數據來源于樟子松人工幼齡林，林木胸徑和材積還處于速生期，還未達到生長穩定，該樹種的數量成熟齡還有待進一步研究。

（2）總的來說，樟子松材質具有非常重要的應用價值。為了進一步提高樟子松人工林的質量，對其幼齡林生長進行研究具有重要的意義。該研究能夠為基層單位的營林活動奠定基礎，從而進一步發揮樟子松林的生態效益、社會效益及經濟效益。

參考文獻

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