草河口地区人工红松林自然生长及自然稀疏规律的研究

2013-08-16姚立海

吉林林业科技 2013年4期

姚立海

(辽宁省森林经营研究所，辽宁丹东 118002)

红松(Pinuskreansis)是辽宁东部山区主要造林树种之一。人工红松林在辽宁东部山区面积大，分布广，是重要的后备森林资源。这些人工林主要是解放后营造的用材林，现已成林，面积达到2万多公顷。如何经营、管理好现有这些人工红松林，促进其迅速生长，是当前林业生产中急待解决的问题。作者对草河口地区未经人为干扰自然生长的红松人工林进行了调查，以探明红松人工林的自然生长规律和自然稀疏规律，掌握其自然生长及枯死状况，为合理经营人工红松林提供科学依据。

1 试验地自然概况及研究方法

1.1 试验地自然概况

试验地设置在辽宁省本溪县草河口镇獐木草沟“解放林”内，地理坐标:123°55'E，40°50'N。年平均气温6.1℃，年降水量900 mm，年蒸发量1 056 mm，无霜期150 d，土壤为山地棕色森林土，厚度50 cm。

1.2 研究方法

试验林是1949年春人工营造，造林苗龄6 a，造林密度为 4 400株·hm－2(株行距为1.5 m ×2.0 m)，造林后连续幼林抚育 5 a7 次(2，2，1，1，1)，全面割草除灌，幼林 9 a 生已郁闭成林。设立固定标准地进行调查，标准地面积0.1 hm2。在标准地内逐株编号，每木检尺，另外机械地每隔5株抽取样木一株，实测树高，并量测冠幅，死、活枝下高，每2年复测一次。在复测同时记录林木分杈及枯死植株情况，并及时清除枯死木，其它未进行任何作业及人工干扰，保持林分自然生长状态。林木径级统计按1 cm整化，林分蓄积量均从一元立木材积表查得。

2 结果及分析

2.1 人工红松林自然生长规律

在草河口地区人工红松林造林后9 a生时已郁闭成林，开始调查并计算林分有关因子，至54 a生时结束，其林分自然生长状况见表1。依据表1数据进行自然生长规律分析。

表1 红松人工林不同生长阶段的林分因子

2.1.1 林分直径生长

林分平均直径生长9 a生时可达4.6 cm，9～13 a时平均直径生长量为0.87 cm，年生长率为13.4%，达到直径生长最高峰;以后随着林龄增大而缓慢下降，到54 a生时，平均直径年生长量仅为0.12 cm，生长率为0.7%。如以9～18 a生的平均胸径年生长量、生长率为100%，则45～54 a生时胸径年生长量、生长率仅分别为 13.8%、5.2%(见图 1)。

图1 红松人工林直径年生长量及生长率

2.1.2 林分树高生长

林分树高生长速生期与直径生长速生期同时到来，但是速生期延续时间比直径较长，9～28 a生时年平均高生长量达40 cm，年生长率为3.3% ～4.5%，达到生长高峰;以后随着林龄增大而高生长缓慢下降，到54 a生时，树高年生长量仅为27 cm，生长率为2.2%。如以9～28 a生的树高年生长量、生长率为100%，则45～54 a生时树高年生长量、生长率仅分别为65.0%、49.0%(见图 2)。

图2 红松人工林树高年生长量及生长率

2.1.3 林分蓄积量生长

图3 54 a生红松人工林蓄积年生长量及生长率

林分蓄积量的生长速生期到来时间较迟，但延续时间较长。林分蓄积量生长速生期从18～28 a时开始进入速生期，一直延续到54 a生;而生长率在8～28 a之间达到最大，之后开始下降。

2.2 人工红松林树冠生长规律

林分树冠大小是林木生长快慢的重要标志(王忠利，2000)，林木的冠幅生长，随着林龄增大而增大(马钦彦，2000)。试验林分9 a生时林分内树木平均冠幅为1.0 m，到13 a生时迅速生长到2.2 m，平均每年增加0.30 m。13 a生以后，由于单株体量增大，空间相对变小，林木间自然竞争激烈，树冠相互挤压，冠幅的生长速度明显下降，到54 a生时林内树木冠幅平均为2.8 m，年平均增长仅为0.01 m(见表2)。

表2 自然生长的人工红松林分各年龄阶段的树冠生长情况

从表2中还可以看出:自然生长的人工红松林13 a生时，林内开始出现1～2轮死枝，说明该林分密度较大，林内光线不足，已出现自然整枝现象，但是冠高比、径高比例适中，林分生长正常。到54 a生时，由于林分密度相对偏大，树冠偏小，冠高比下降到1.0∶4.1，径高比为1∶102，树木生长细高、不良。

上述得到的40组数据，明确了在特定的电动机负载率下的油井合理的抽油机悬点载荷利用率，但是现场实际生产过程中，由于诸多原因，电动机的负载率各不相同，因此为了针对所有油井确定一个可供参考的抽油机最优先点载荷利用率，意义显得尤为重要。故而以上述得到的40组第一抽油机悬点载荷利用率为数据基础，进行了统计分析，绘制了正态分布图[6]，如图2所示。

2.3 自然生长的人工红松林树干分杈规律

红松人工林林木分杈现象是红松林生长发育过程中的必然现象(刘英杰，1998)。从表3可见，自然生长的人工红松林分，从9 a生开始林内个别植株就出现分杈现象，分杈植株占林分总株数的0.03%，以后随林龄增大，分杈株数越来越多，到37 a生时分杈植株占林分总株数的12.10%，到54 a生时高达30.00%。在草河口地区造成人工红松林分杈的主要原因是机械损伤，其次是冻害、虫害所致(刘继国，1990)。

表3 自然生长的人工红松林树干分权情况单位:cm、m、%

2.4 自然生长的人工红松林自然稀疏规律

人工红松林自然稀疏现象是人工红松林自然生长的必然规律，也是林分密度调整的结果。自然生长的人工红松从幼林郁闭以后，林木间自然竞争现象随之出现，随着林龄增大林木间自然竞争越来越激烈，林木枯死株数也逐年增加(唐守正，1990;王忠利，2000)。

将自然生长的人工红松林不同年龄阶段调查的林木自然死亡株树记入表4。

表4 自然生长的人工红松林林木死亡情况

从表4中可以看出，9～13 a间林木死亡株数平均每年为100株·hm－2`，占林分总株数的2.8%;到13～18 a间，林木死亡株数最高，平均每年死亡株数为208株·hm－2，占林分总株数的7.2%，这时林分本身自然调整到最适密度，林木竞争趋于暂时稳定状态;18～28 a间，林木平均每年死亡株数为7株·hm－2，占林分总株数的0.3%，此时最低;以后随着林龄增加，所需营养空间也不断增加，林木间自然竞争又开始变得激烈，死亡率不断上升，到33～45 a间，林木每年平均死亡株数为45株·hm－2，占林分总株数的2.3%，出现第二次死亡高峰，林分又自身调整到最适密度，处于暂时稳定状态;到45～54 a间，林木死亡率最低，平均每年死亡株数仅为3株·hm－2，占林分总株数的0.2%。

调查数据充分说明，人工红松林郁闭后，由于林木间自然竞争的结果，每隔10～15 a就会出现一次林木自然死亡高峰，自身调整一次林分密度，以适应自然生长的需要。人工红松林自然稀疏规律为抚育间伐时期、间伐强度提供了科学依据。

图4 红松人工林不同林龄林木径级分配图

2.5 人工红松林径级分配规律及径级离散度

2.5.1 径级分配

2.5.2 径级离散度

54 a生自然生长的人工红松林不同年龄阶段的径级离散度存在明显差别。从图5中可见，9～13 a生林分的径级离散度高达1.52～1.19，以后随林龄增大而缓慢下降，到54 a生时，径级离散度仅为1.03。说明人工红松林9～18 a间林木个体生长迅速，是自然竞争最激烈的时期，以后随林龄增大，林木间自然竞争趋于平缓稳定。

图5 不同年龄阶段红松人工林径级离散度

3 小结

3.1 自然生长规律

造林密度为4 400株·hm－2的人工红松林9 a生时已郁闭成林，林分平均直径可达4.6 cm，9～13 a生时林分平均直径年生长量达到最高峰，以后缓慢下降;林分平均树高年生长量9～28 a生时达到最高峰，以后以缓慢下降;林分蓄积量从18～28 a生开始进入速生期，一直延续到54 a生时仍保持平稳状态。

3.2 自然稀疏与分杈现象

人工红松林自然稀疏与分杈现象是红松人工林生长过程中的必然现象。人工红松林自郁闭后，每隔10～15 a间就会出现1次自然枯死的高峰期;林木分杈从9 a生开始，随着林龄增大，分杈植株越来越多，9 a生林分中，分杈植株仅占林分总株数的0.03%，到54 a生时高达30.00%。自然生长的人工红松林自然整枝能力不强，要培育无节良材，必须进行人工整枝。