川西高原大叶杨生长特性研究

2015-12-02蒋小林代玲莉辜云杰何承忠罗建勋

四川林业科技 2015年3期

蒋小林贾晨，代玲莉，辜云杰，何承忠，罗建勋*

(1.四川省林业科学研究院，四川成都 610081;2.炉霍县林业局，四川炉霍 626500;3.西南林业大学，云南昆明 650224)

大叶杨(Populus lasiocarpa Oliv.)为杨柳科(Salicaceae)杨属的落叶乔木［1］，在中国主要分布于湖北、四川、陕西、贵州、云南等地，垂直分布在海拔1 300 m～3 500 m的山坡或沿溪林中或灌丛中，树皮纵裂、暗灰色，树叶面积大，是中国特有的杨树种质资源。大叶杨木材材质疏松，可作建筑、家具、造纸等工业原料;而且其树形高大、广阔、美观，树干端直，因此是很好的城市行道绿化和营造工业用材林的树种。

川西高原独特的地理环境和气候条件孕育了丰富的杨树种质资源，这些乡土杨树资源为杨树树种改良提供了物质基础，一些学者对该地的乡土杨树进行了资源收集、优树选择、苗木培育与古树保护等方面的研究［2～5］，其中就包括大叶杨。其他地方对大叶杨的研究较少，湖北对鄂西的大叶杨资源进行了调查与选优［6］，以及大叶杨的无性育苗技术研究［7］，还有大叶杨群落物种丰富度与坡向、海拔、林内小气候等自然因子的关系的研究［8］。目前，我国学者已对小黑杨、滇杨、箭杆杨等杨树树种的生长特性进行了研究报道［9～11］，而大叶杨人工林的生长特性的研究还未见报道。本文以泸定岚安乡的大叶杨人工林为研究对象，通过对其生长特性进行研究，为本地栽培推广提供科学依据以及对杨树人工林的集约经营与木材加工利用提供理论依据。

1 研究地概况

研究地设在四川省泸定县岚安乡，位于四川省甘孜藏族自治州东南部，地处四川盆地到青藏高原过渡带上，属亚热带季风气候，海拔2 265 m，地貌类型主要以台地、山谷、高山、平原为主。气候冬无严寒，夏无酷暑，冬季干燥温暖，年平均气温15.5℃，1月平均气温7.5℃，7月平均气温22.7℃;年平均降雨量664.4 mm，多集中春夏两季，年平均蒸发量1 275.7 mm;年均日照时数为1 323.6 h，全年无霜期279 d左右;土壤类型以山地黄色石灰土为主，土壤质地较黏，pH6.5～8.0，多微碱性。

研究对象是大叶杨人工林，1998年造林，造林面积为0.4 hm2，株行距设置为3 m×3 m，即1 111株·hm-2，造林用苗为1 a生实生苗，栽植坑为40 cm×40 cm×40 cm，常规经营管理。

2 研究方法

2.1 标准地选择

2013年12月，在泸定县岚安乡大叶杨人工林中选择3个标准地，大小设置为20 m×20 m，对标准地内进行每木检尺，计算林分平均胸径和平均树高，每个标准地选择一株平均木，作为解析木，共选择3株解析木。

2.2 解析木测定

解析木伐倒前标记好根颈与胸径位置，并标明南北方向。伐倒后，测定树干全高，以2 m为区分段截取圆盘(即根颈、胸径1.3 m、2.6 m、3.6 m、5.6 m以后每2m取圆盘，圆盘厚度以3 cm～5 cm为好)。圆盘经过抛光后，统计各圆盘的年轮数，以3 a为一个龄级进行树干解析，获得解析木的树高(H)和胸径(D)的数据，并采用中央断面区分求积式计算出相应材积(V)，计算公式如下:

式中:gi为第i个区分段中央断面积;l为各区分段长度;n为区分段个数;g'为梢头断面积;l'为梢头长度。

材积生长率计算采用普雷斯勒生长率公式求算，公式如下:

Pv=(Va-Va-n)/(Va+Va-n)×200/n

式中:Pv为材积生长率;Va为调查末期材积量;Va-n为调查初期材积量;n为龄级数。

2.3 数据处理

采用EXCEL软件和SPSS软件对所测数据进行统计分析。

3 结果分析

研究林木的树高、胸径、材积与年龄之间的相关性，对掌握该树种在生长地区的生长动态，制定有效的经营措施，提高森林资源的质量和数量有重要的意义。对大叶杨平均木进行树干解析后，统计3株平均木的树高、胸径材积的总生长量、平均生长量、连年生长量、材积生长率、胸高形数，最后取平均值，结果见表1。

表1 大叶杨树干生长过程

3.1 胸径生长过程

对25 a生大叶杨的胸径生长过程进行分析(表1与图1)，结果表明:25 a生的大叶杨单株胸径达27.65 cm。胸径连年生长量与平均生长量都在总体上体现出先上升后降低的趋势。胸径连年生长量的变异范围为0.70 cm～1.65 cm。在6 a～9 a生时，胸径连年生长量保持在较高水平，在造林后的第6年时达到最大值为1.65 cm。胸径生长速度在0～6 a时随着树龄增长而增加，在6 a～25 a时胸径连年生长量随着树龄增加而呈现下滑趋势。胸径平均生长量的变异范围为1.00 cm～1.43 cm。平均生长量在9 a生时达到峰值为1.43 cm，比连年生长量出现峰值的时间晚了约3 a。大叶杨在25 a生时的胸径平均生长量约1.23 cm，高于连年生长量的1.08 cm。

图1 大叶杨胸径生长规律

从图1中胸径连年与平均生长量曲线可以看出，胸径生长在造林前3 a较为缓慢，原因可能是地上部分的枝叶与地下部分的根系比例不均匀，即造林后需要一定时间的缓苗，使植株的根系进行萌发稳定，且枝叶得到相应生长，植株吸收的营养物质不足，限制自身的生长。造林后的第6年，该树种对所处的环境充分适应，植株各器官也不断的生长，对林地资源的利用率不断提高，胸径生长进入快速期，持续到12 a左右。胸径连年生长曲线与平均生长曲线相交于10 a～11 a，此后连年生长量小于平均生长量，在11a左右，对人工林进行一次抚育间伐，可以保证林木充足的营养空间，满足林木生长发育的需要，促进林木在后期的更好的生长。

3.2 树高生长规律

对25 a生大叶扬树高生长过程进行分析(表1与图2)，结果表明，25 a生大叶杨单株树高可达20.5 m，在3 a～9 a的生长速度较快，之后树高生长速度开始缓慢。树高连年生长速度和平均生长速度在生长期间出现先增加并达到峰值再降低的趋势。树高连年生长量的变异范围为0.36 m～1.69 m，在3 a～9 a时，随着年龄生长而增加，并在9 a生时达到峰值为1.69 m，此后连年生长量迅速降低到0.67 m，在21 a生之后，其值约稳定在0.36 m。树高平均生长量的变异范围为0.82 m～1.51 m，在9 a生时达到峰值为1.51 m，之后平均生长量缓慢降低，但一直高于连年生长量。

图2 大叶杨树高生长规律

树高连年生长量曲线与平均生长量曲线相交于10 a左右，树高生长的数量成熟年龄约在10 a生时，在此对林分进行适当的疏伐、间伐等经营手段能够维持林木和林分的快速生长。在6 a～9 a时树高生长处于旺盛时期，此期间树高连年生长量在1.58 m以上，说明大叶杨树高生长在此期间生长条件充足，对于环境因子与自身之间的竞争很小。

3.3 材积生长规律

对25 a生大叶杨的材积生长过程进行统计分析(见表1与图3)，结果表明，大叶杨的材积随着年龄的生长而增加，到25a时材积累计生长量达到0.56047 m3;材积连年生长量随着年龄生长而出现先增长后下降，连年生长量曲线在上升阶段有一定起伏，表明材积连年生长量在不同时期有一定差异;材积连年生长量的变异范围为0.00072 m3a～0.03947 m3，材积连年生长量在6 a～9 a时出现较快的增加，但在9 a～12 a期间，其值变化较小，这与树高和胸径连年生长量在此期间都明显降低有很大的关系;材积连年生长量在21 a生时达到峰值为0.03947 m3，材积的连年生长量在15 a～24 a间一直维持在较高生长速度，虽然此期间树高和胸径个连年生长量都在下降，但材积是二者共同作用的结果，且随着树高和胸径的生长，材积生长更大;材积平均生长量的变异范围为0.00072 m3～0.02242 m3，材积平均生长量在采伐时可能尚未未达到最大值，因此出现峰值的时间比连年生长量的至少晚4 a;连年生长量曲线与平均生长量曲线相交于25 a，由此可知，大叶杨人工林在第25年的时候达到此材积数量成熟，这是确定林分可以进行采伐或者主伐的重要依据之一。从材积生长看，0～6 a，是大叶杨的幼林阶段，生长缓慢;第7年～第21年为大叶杨的材积速生期，材积在此阶段的生长速度较快，累计生长量很大;第22年～第24年为大叶杨的近熟期，生长开始减慢;第25年以后为大叶杨的成熟期，生长缓慢，连年生长量较小。

图3 大叶杨材积生长规律、

3.4 大叶杨材积生长率与胸高形数

对25a生大叶杨的材积生长率与胸高形数进行计算分析(见表1与图4)，结果表明，材积生长率随着年龄的生长而逐渐降低，前12 a间，降低的速度很快，从66.67%降到19.37%，下降了70.95%;从12 a以后，材积生长率下降速度逐渐减慢，最后仅有1.83%，这与大叶杨已经进入数量成熟相对应。

胸高形数是树干材积与以树干胸高断面为比较圆柱体的横断面岁计算的形数。大叶杨的胸高形数随着年龄的生长呈现出先降低再微增加的趋势，在3 a～6 a时，胸高形数急剧下降，从0.82降到0.42，降低了约50%;在9 a～12 a间，形数值最低为0.38，然后从15 a时开始增长，最终约维持在0.46。这表明大叶杨的胸高形数在不同年龄阶段有一定差异，但最后仍会维持在一定的常数范围。

图4 大叶杨材积生长率与胸高形数生长规律

4 结论与讨论

通过对大叶杨的生长特性分析研究，发现大叶杨具有生长速度快、生长量大等特点，25 a生大叶杨的树高、胸径、材积分别达到 20.5 m、27.65 cm、0.56047 m3。大叶杨的胸径生长在6 a～9 a为速生期，此期间胸径生长速度快，第10年～第24年生长速度逐渐减慢;大叶杨的树高生长速生期也在6 a～9 a，第10年～第15年树高生长开始减慢，进入近熟期;大叶杨材积生长在9 a～21 a为速生期，材积生长主要集中在这一期间，第22年～第25年生长速度开始减慢，并逐渐进入近成熟期。

胸径连年生长量在造林后的第6年达到峰值为1.65 cm，而平均生长量在第9年达到最大值为1.43 cm，比连年生长量出现峰值时间晚3 a;胸径连年生长量与平均生长量在10 a～11 a左右相交，胸径生长进入数量成熟龄。树高连年生长量与平均生长量均在第9年时达到峰值分别为1.69 m与1.51 m;树高连年生长量与平均生长量在第10年时相交，表明树高生长在此时进入数量成熟龄。材积连年生长量在第21年时达到最大值为0.03947 m3，平均生长量在第25年时的达到0.02242 m3;材积连年生长量与平均生长量在第25年左右相交，表明大叶杨在此年达到数量成熟。

大叶杨在25 a时达到数量成熟，此时进行轮伐，可以获得较高的经济效益;从培育优质大、中径阶木材来说，第15年左右达到工艺成熟，此时的胸径为19.52 cm;若从培育造纸原料来说，大叶杨在第9年左右可达工艺成熟，此时胸径达12.83 cm。

大叶杨的材积生长率与胸高形数都随着年龄增长而降低，材积生长率在3a～12a急速下降，而12a后生长率降低速度减慢;胸高形数在第12年左右达到稳定值约0.45，说明大叶杨的树干干形在造林后12a时就基本成形，变化很小。

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