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长白落叶松不同皆伐带宽和更新密度对人工更新生长的影响

2015-12-22张怡春秦凯伦黑龙江省林业科学研究所黑龙江哈尔滨5008东北林业大学黑龙江哈尔滨50040

安徽农业科学 2015年25期
关键词:柞树长白落叶松

孙 楠,张怡春,秦凯伦 (.黑龙江省林业科学研究所,黑龙江哈尔滨5008;2.东北林业大学,黑龙江哈尔滨50040)

长白落叶松由于生长速度快、适应性强现已成为黑龙江省的主要造林树种[1-2]。但大面积营造人工纯林会造成林分生物多样性降低,病虫害严重发生,使得长白落叶松人工林在生态系统上十分脆弱,无法充分发挥生态效益[3-5]。该文采用近自然林业理论,对长白落叶松进行不同带宽的皆伐,并采用乡土树种按不同密度进行人工更新,研究不同的皆伐带宽和密度对人工更新幼树生长的影响,为现有长白落叶松人工纯林的可持续经营提供技术支撑。

1 研究区概况

孟家岗林场位于黑龙江省桦南县东北部,地理坐标为130°32'42″~130°52'36″E,46°20'16″~46°30'50″N。地处完达山西麓余脉,以低山丘陵为主,坡度较为平缓,大部分坡度在10°~20°,平均海拔250 m,属东亚大陆性季风气候。年平均气温2.7℃,≥10℃年积温2 547℃,年平均降水量550 mm,无霜期120 d左右。

2 研究方法

试验地设置在黑龙江省佳木斯市孟家岗林场52林班的11小班和69林班的11、12小班,林分为长白落叶松人工纯林,林龄为41年,面积为 10.8 hm2,2012年冬季设置15,30和50 m带宽进行带状皆伐,采伐后采用水曲柳、云杉、胡桃楸、红松、柞树按照2 000和3 300株/hm2的密度进行人工更新,对更新苗木的成活率、地径和苗高进行调查分析,筛选出长白落叶松人工林带状皆伐近自然经营的最佳带宽及最佳更新密度。

3 结果与分析

3.1 各更新树种成活率

3.1.1 皆伐带宽对各更新树种成活率的影响。对不同皆伐带宽更新成活率进行调查分析,结果表明皆伐带宽为50 m的林地,人工更新5个树种的平均成活率为92.13%,只有柞树的成活率稍低些,仅为79.36%(表1)。对不同带宽人工更新苗木的成活率进行方差分析,结果显示差异显著,皆伐带宽越大,人工更新成活率越高,反之,皆伐带宽越小,人工更新的成活率越低。

表1 不同皆伐带宽更新成活率情况 %

3.1.2 更新密度对各更新树种成活率的影响。对不同更新密度各树种的成活率进行调查,更新密度为2 000株/hm2的林分,各树种更新成活率较高,较更新密度为3 300株/hm2的林分高出17.52%。其中,不同更新密度红松的成活率最悬殊,相差将近30个百分点(表2)。方差分析结果显示,更新密度对各树种的成活率有显著影响,密度越大,成活率越低。

表2 不同更新密度下各树种成活率情况 %

3.1.3 不同更新树种成活率。造林后1年,对不同更新树种的成活率进行调查分析,云杉的成活率最高(93.63%),其他树种均没有达到90%的造林成活率标准(柞树68.06%,红松 68.38%,胡桃楸 87.88%,云杉 93.63%,水曲柳88.93%),柞树和红松的成活率较低,还不到70%,因此,需要在第2年进行补植。方差分析结果显示,不同更新树种间造林成活率存在显著差异。

3.1.4 更新成活率的双因素方差分析。由于调查指标是成活率,对于单株幼树而言,只有成活率0和100%2种情况,由此产生的组内平方和就会比较大,如果用该数据分析皆伐带宽、更新密度和更新树种的交互作用对成活率的影响,结果缺乏准确性,所以文中对其中任意2个因素进行双因素方差分析。由表3可知,皆伐带宽、更新密度和更新树种任意2个因素的交互作用对更新成活率没有显著影响(F=1.222,F=0.799和F=0.568)。3个因素中,对苗木成活率影响最大的因子是更新树种,其次是更新密度,最次是皆伐带宽。

表3 更新成活率的双因素方差分析

3.2 各更新树种生长情况

3.2.1 皆伐带宽对各更新树种生长的影响。对不同皆伐带宽各更新树种的苗高和地径进行调查,统计结果见表4。皆伐带宽为30 m的林地,人工更新柞树、红松和云杉的生长较好,苗高和地径均是3种带宽中最大的;胡桃楸和水曲柳在皆伐带宽为50 m的林地下生长较好,皆伐带宽15 m的次之,皆伐带宽30 m的最差。

表4 不同皆伐带宽各更新树种的生长情况cm

3.2.2 更新密度对各更新树种生长的影响。对不同更新密度各更新树种的苗高和地径进行调查,统计结果见表5。更新密度为2 000株/hm2的林分,柞树、红松、胡桃楸、云杉和水曲柳的苗高和地径均高出更新密度为3 300株/hm2的林分。方差分析结果显示,更新密度对各更新树种的苗高有显著影响,密度越大,苗高越小,对地径的影响不显著。

表5 不同更新密度各更新树种的生长情况cm

3.2.3 不同更新树种的生长情况。在长白落叶松的皆伐地人工更新柞树、红松、胡桃楸、云杉和水曲柳5个树种,1年后对不同更新树种的苗高和地径进行调查并分析,结果显示:水曲柳的苗高最大,红松的苗高最小,由于造林时云杉用的苗木为4年生苗,所以苗高和地径都较大些。从整体上看,阔叶树种的苗高要高于针叶树种,胡桃楸的地径较大(0.74 cm),由于柞树和红松造林时苗木均为2年苗,苗木本身较小,加上造林第1年为缓苗期,苗高和地径都比较小(表6)。

表6 不同更新树种的生长情况 cm

3.2.4 更新树种生长情况的多因素方差分析。对长白落叶松不同皆伐带宽、不同更新密度和不同更新树种的苗高进行多因素方差分析。由表7可知,皆伐带宽、更新密度和更新树种对苗高都有显著影响(F=12.818,F=4.545和 F=96.281),其中,皆伐带宽与更新树种、更新密度与更新树种2个因素的交互作用和对皆伐带宽、更新密度与更新树种3个因素的交互作用对苗高都有显著性影响(F=6.439,F=4.338,F=4.202),皆伐带宽与更新密度的交互作用对苗高的影响不显著(F=0.536),由此可以看出,更新树种是3个因素中对苗高影响最大的因子,其次是皆伐带宽,最后是更新密度。

表7 更新幼树苗高的多因素方差分析

对长白落叶松不同皆伐带宽、不同更新密度和不同更新树种的地径进行多因素方差分析。由表8可知,皆伐带宽和更新树种对地径都有显著影响(F=3.688和F=28.600),其中,皆伐带宽、更新树种和更新密度3个因素中任意2个因子的交互作用和3个因素的交互作用对苗木的地径都有显著影响(F=4.842,F=5.016,F=4.418,F=7.178),3个因素中,对苗木地径影响最大的因子是更新树种,其次是皆伐带宽,最次是更新密度。

表8 更新幼树地径的多因素方差分析

4 结论与讨论

(1)皆伐带宽、更新密度和更新树种对更新苗木的成活率都有着显著影响,更新的5个树种中有3个为阔叶树种(水曲柳、胡桃楸和柞树),喜光性强,因此,皆伐带宽50 m的林地更新各树种的成活率较高;2 000株/hm2的更新密度各树种成活率要高于3 300株/hm2的林分,除去苗木本身的差异外,这是由于更新密度大的林分,营养空间相对小些,苗木间的竞争比较激烈;5个树种中只有云杉的成活率超过了90%,其他树种均需要补植。对苗木成活率影响最重要的是更新树种,更新密度次之,皆伐带宽最次。造成成活率过低的原因除了苗木自身和造林技术外,还有部分原因是由于造林的林地是刚皆伐过的林分,全光的情况下,草本和灌木生长迅速,抚育稍不及时,就会严重影响造林的成活率。

(2)人工更新柞树、红松和云杉在皆伐带宽30 m的林地生长较好,苗高和地径均最高。试验表明,30 m的皆伐带宽更有利于人工更新幼树的生长,是由于该皆伐带宽形成的林隙下光照条件更适合幼树更新,这与殷鸣放等[5]人研究得到的伐3行留3行较伐2行留2行林下更新生长的好结论相似;2 000株/hm2的更新密度各树种苗高和地径均高于3 300株/hm2的林分;由于是造林第1年,所以各造林树种苗木的选择对苗高和地径的影响占了很大的比例,云杉造林苗为4年生,所以苗高和地径都很大。更新树种对苗木的苗高和地径的影响最显著,皆伐带宽次之,更新密度影响最小。多因素方差分析结果说明,只要更新树种不同,苗高和地径之间就会存在显著差异。

(3)建议生产时对长白落叶松过熟林进行30 m带宽的带状皆伐,更新树种多为阔叶树种时,更新密度2 000株/hm2比较适宜。

[1]张泱,宋启亮,董希斌.带状皆伐改造对小兴安岭低质林土壤养分的影响[J].东北林业大学学报,2013,41(6):33 -37.

[2]闵志强.长白落叶松生物量估测模型研究[D].北京:北京林业大学,2010,7.

[3]马炜.长白落叶松人工林生态系统碳密度测定与预估[D].北京:北京林业大学,2012,13.

[4]李超,董希斌,李芝茹.大兴安岭低质林不同皆伐改造后枯落物持水性能分析[J].东北林业大学学报,2012,40(4):92 -96.

[5]殷鸣放,周立君,毕刚蕊,等.带状间伐对长白落叶松人工纯林诱导复层林效果评价[J].东北林业大学学报,2013,41(5):20-24.

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