沙地樟子松人工林林木胸徑、冠幅等生長指標與林齡相關性研究

周鳳艷

(遼寧省固沙造林研究所，遼寧 阜新 123000)

沙地樟子松人工林林木胸徑、冠幅等生長指標與林齡相關性研究

周鳳艷

(遼寧省固沙造林研究所，遼寧 阜新 123000)

通過對章古臺地區的10～60 a林齡樟子松人工林的樣地進行樹齡、胸徑、冠幅、枝下高等指標調查、觀測，并使用SPSS進行分析。結果顯示：沙地樟子松人工林的胸徑生長量、枝下高高度與林齡有極顯著相關性；冠幅大小與林齡有顯著相關性；各生長量兩兩之間有極顯著相關關系，且隨樹齡的增加而增長，立地條件的差異可能會延長或縮短這種進程，但不會改變這種趨勢。胸徑生長量、冠幅大小、枝下高高度隨林齡變化的模型分別為y=e0.75+3.212/x、y=-0.085+0.344x-0.008x2、y=e2.942-57.681/x；冠幅和胸徑比隨林齡變化的模型為y=0.382 73e-0.012 55 x。該研究揭示了沙地樟子松人工林胸徑及冠幅等指標的生長隨林齡變化的規律。

沙地樟子松；人工林；林齡；胸徑；冠幅；枝下高

Abstract The stand age,DBH, crown diameter & branch height of 10-60-year-oldPinussylvestrisvar.mongolicaplantation were investigated, observed and measured with SPSS in Horqin sandy land. Result shows that DBH growth and height of branches underPinussylvestrisvar.mongolicaplantation have a significant correlation with stand age. The crown width have significant correlation with stand age, and there is a significant correlation between growth increment , And the increase with age, site conditions, differences may extend or shorten the process, but will not change this trend.The model of DBH, crown size & branch height under different stand age is;y=e0.75 + 3.212 / x,y= -0.085 + 0.344x-0.008x2,y=e2.942-57.681 / x, respectively. ; the model of ratio of crown width and diameter under different stand age isy= 0.382 73e-0.012 55 x. It revealed the law of growth of indices (DBH and crown width) changed with the stand age.

Key wordsPinussylvestrisvar.mongolicaon sandy land; plantation; stand age; DBH;crown width;branch height

樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolicaLitv.)于20世紀50年代被成功引種到遼寧省阜新市章古臺沙地。與中國主要森林樹種相比，雖然樟子松的天然林面積和蓄積量較小，但樟子松具有較強的耐寒、耐旱、耐貧瘠能力，較速生、樹干通直、材質良好等特性，適合沙地生長，在中國北方，尤其是干旱、半干旱風沙地區已成為營造防風固沙林、農田草牧場防護林、水土保持林和用材林的主要樹種。[1]自20世紀90年代初以來，最早營造的樟子松人工固沙林出現了枝葉變黃、生長勢衰弱、病蟲害，繼而全株死亡的大面積衰退現象[2]，因此有必要對第一代沙地樟子松人工固沙林的林木生長狀況進行分析總結，本文通過對不同林齡沙地樟子松人工林的胸徑及冠幅等生長狀況進行調查分析，總結沙地樟子松人工林胸徑及冠幅、枝下高隨林齡變化的規律，為樟子松人工林的培育提供堅實的理論基礎。

1 研究地概況

研究地位于遼寧省彰武縣北部的章古臺鎮，地理坐標42°43′—42°50′ N、122°11 ′—122°37′ E，是典型的大陸性氣候，屬溫帶亞濕潤干旱氣候區，主要氣候特點是干旱多風，年平均氣溫6.1 ℃，最高35.2 ℃，最低-29.5 ℃，近10年年降水量285.9～720.1 mm，且多集中于6—8月，年蒸發量1 600 mm，約為降水量的3倍，空氣相對濕度60.4%。年均風速3.0～3.7 ms-1，每年大于5 ms-1的起沙風達240次之多?！?0 ℃有效積溫2 800～3 200 ℃。早霜在9月底或10月初，晚霜在4月中下旬，無霜期約150 d[3，4]。平均海拔226.5 m。本文研究地為生草風沙土[4，5]，由河流沖積物形成，沙層厚30 m左右，pH值6.8～7.0。研究區內植被類型主要是以樟子松、油松(PinustabulaeformisCarr.)為主的固沙針葉林，林下有少量伴生植物[6]。沙丘相間相壘，洼地縱橫為其最大地貌特征。

2 研究方法

2.1 樣地的設置

通過大量的現場踏查及造林檔案查對，以10 a為一個齡階，選擇10～60 a林齡、立地條件盡量做到大致相似的樟子松人工林標準地36塊。標準地基本情況參見表1。

表1 標準地基本情況表

2.2 林木生長量測定

在選定的標準地內進行每木調查，調查指標包括胸徑、冠幅、枝下高等。

2.2.1 胸徑 使用皮尺測量樟子松胸高直徑，讀數精確到0.1 cm。

2.2.2 冠幅 使用皮尺測量樟子松的南北和東西方向寬度，即東西冠幅和南北冠幅，求得平均值即為冠幅大小。

2.2.3 枝下高 使用美國Laser Technology公司生產的CRITERION RD1000紅外線測樹儀逐株測定活枝下高。

3 結果與分析

3.1 沙地樟子松胸徑等生長指標與林齡的相關性分析

對調查數據進行相關性分析，總結樟子松胸徑、冠幅與枝下高各項生長指標隨林齡變化規律及各指標之間的關系，結果見表2～表5。

表2 胸徑等各項指標的相關性

注：*：顯著相關(P<0.05)；**：極顯著相關(P<0.01)

表2結果表明：章古臺沙地樟子松的胸徑、枝下高和林齡均呈現極顯著相關性，冠幅與林齡顯著相關。隨著林齡的增加，樟子松的胸徑、冠幅及枝下高生長量同時增加；根據相關顯著性由大至小進行排序，其順序為枝下高y3>胸徑y1>冠幅y2；各測樹因子之間也極顯著相關，冠幅與胸徑之間為極顯著正相關，即隨著冠幅的增大，積累的有機物質量不斷增多，胸徑生長量大；冠幅與枝下高呈極顯著負相關，隨著冠幅的增加并逐漸達到郁閉，下部枝條由于缺乏光照而逐漸枯死。

林木胸徑、冠幅、枝下高與林齡的相關性極顯著，因此可以建立一個數學模型來較準確地分析和預測樟子松的生長規律。運用SPSS 20.0進行線性函數、冪函數、指數函數、對數函數、二次拋物線、三次拋物線、S曲線、雙曲線、復合方程、生長方程以及logistic等多方程擬合，選擇回歸系數R2最大且均值差最小的作為該曲線方程。擬合結果見表3。

表3 林齡與林分各生長因子的回歸分析結果

利用SPSS 20.0軟件(在0.05水平下)對不同林齡林分胸徑生長量、冠幅生長量以及枝下高進行方差分析和多重比較，結果見表4、表5。

表4 單因素方差分析表

注：*顯著性水平為 0.05。

表5 樟子松林各調查指標差異性分析結果

注：表中數值為“平均值±標準差”

由表3～表4可見：胸徑生長方面，10年生樟子松胸徑生長量最小，為7.43 cm；40年最大，為20.19 cm；30年與50年及40年與60年胸徑無顯著差異，其余年份有顯著性差異。10年和40年之間胸徑差異性最大，均值差為12.76 cm。40年和60年之間胸徑差異最小，均值差為0.59 cm。冠幅大小方面，10年生樟子松冠幅生長量最小，為2.51 m；40年最大，為4.49 m；10年、60年與其余年份冠幅有顯著性差異，其余年份均無顯著差異；10年與40年差異性最大，均值差為1.98 m；30年與50年差異性最小，均值差為0.04 m。枝下高方面，20～60年枝下高皆有顯著性差異，20年和60年之間枝下高差異性最大，均值差為6.05 m；40年、50年之間枝下高差異最小，均值差為0.86 m。

3.2 林齡與冠徑比的關系

冠幅與胸徑的比值簡稱冠徑比，它反映了林木營養面積的大小及長勢情況，可用來判定該立地條件是適合單一林種還是混交林種的指標。利用SPSS 20.0軟件(在0.05水平下)對林齡與冠徑比進行方差分析和多重比較，結果見表6、表7。林齡與冠徑比的回歸分析結果見圖1。

表6 單因素方差分析

注：*-顯著相關(P<0.05)；**-極顯著相關(P<0.01)

表7 差異性分析結果

注：表中數值為“平均值±標準差”，同列不同字母表示不同林齡間0.05水平差異顯著

圖1 林齡與冠徑比的回歸分析

差異性分析和回歸分析結果表明：沙地樟子松的冠幅與胸徑比值隨林齡增大而降低，相關性分析表明：林齡和冠徑比在 0.01水平(雙側)上顯著相關，相關系數為-0.789，且各林齡之間差異性顯著。冠徑比作為分析樹種品種差異和特征的指標可揭示樹種單株土地養分利用的情況，為提高土地利用率及經濟效益和合理確定造林密度及經營密度提供理論依據[7]。

4 結論與討論

在樟子松整個生長發育階段，科爾沁沙地樟子松人工林的胸徑、枝下高皆與林齡存在極顯著相關性，立地條件的差異可能會延長或縮短這種進程，但不會改變這種趨勢。冠幅與林齡也存在著相關性，隨著林齡的增加，冠幅也會有一定程度的增加。當冠層逐漸郁閉以后，林木個體間的競爭加大，冠幅的生長與林齡的相關性越來越小，冠幅對林齡的反應發生了鈍化。通過數據分析，沙地樟子松人工林的冠幅到20年以后增長逐漸緩慢，達到建成階段，到50年、60年以后甚至出現下降。沙地樟子松人工林如此，我國南方的馬尾松生長也具有這種特性，諶紅輝等人[8]研究表明，馬尾松的冠幅隨密度增大而減小，但隨著林齡增長，各密度的冠幅增加均有逐步變小并趨于穩定的趨勢相一致，因此，在林分密度一致的情況下，人工林生長發育所處時期對冠幅有更大的影響。沙地樟子松人工林的胸徑、冠幅、枝下高之間都有較大的相關性，各樣地的冠徑比相差不大。

[1] 朱教君，康弘樟，許美玲.科爾沁沙地南緣樟子松人工林天然更新障礙[J]. 生態學，2007(10):4086-4095

[2]Zhu J J，Fan Z P，Zeng D H，et al. Comparison of stand structure and growth between artificial and natural forests ofPinussylvestirisvar.mongolicaon Sandy land. Journal of Forestry Research，2003，14(2)：103-111

[3]曾德慧，姜鳳岐，范志平，等.沙地樟子松人工林自然稀疏規律[J]. 生態學報，2000，20(2)：235-242

[4]張日升，肖巍，于紅軍，等. 沙地樟子松人工林合理經營密度的研究[J]. 遼寧林業科技，2014(4)：12-15

[5]張詠新. 章古臺沙地土壤水分狀況及其與樟子松生長關系的研究[D]. 沈陽：沈陽農業大學，2002

[6]孟鵬.章古臺沙地37年生赤松和樟子松生長特性研究[J]. 遼寧林業科技，2013(5)：20-23

[7]時明芝，李桂蘭.平原地區楊樹人工林陽性冠幅與胸徑的關系的研究[J].林業資源調查，2006(2)：71-72

[8]諶紅輝，丁貴杰，許基煌，等.馬尾松造林密度對林分生長與效益的影響研究[C].中國林業青年學術年會，2010

Relationships among DBH, Crown Width & Stand Age ofPinussylvestrisvar.mongolicaPlantation in Sand Land

Zhou Fengyan

(Liaoning Provincial Dune-Fixation and Afforestation Institute, Fuxin 123000, China)

1005-5215(2017)02-0019-03

2016-12-15

周鳳艷(1969-)，女，大學，高級工程師，主要從事沙地造林研究，Email:fengyanzhou@sohu.com

S791.253

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.02.007