东北东部山区樟子松人工林生长阶段划分和生长进程分析

丛　健，沈海龙

(1.辽宁省林业厅外资项目办公室，沈阳 110036；2.东北林业大学 林学院，哈尔滨 150040)



东北东部山区樟子松人工林生长阶段划分和生长进程分析

丛健1，沈海龙2*

(1.辽宁省林业厅外资项目办公室，沈阳 110036；2.东北林业大学 林学院，哈尔滨 150040)

摘要：东北东部山地樟子松人工林生产力水平差异较大，立地指数跨越9个等级，立地指数不同，生长差异很大。东北东部山区30～36 a左右樟子松人工林，林木胸径和树高生长一般可划为3个时期，即生长初期，速生期和平缓生长期，其中速生期还可以分两个生长阶段，即快速生长阶段和稳定生长阶段。树高速生期出现早但持续期短；直径速生期出现较早且持续期长；材积则只出现生长初期和速生期两个时期，材积速生期出现晚，在本文研究的年龄段内未出现材积下降趋势。

关键词：樟子松；人工林；生长过程；生长阶段；立地指数

0引言

林分在生长发育过程中，随着林龄的增加，其内部结构、个体生长发育及对环境条件的要求是不断变化的，并呈一定的阶段性[1-5]。相应地，所采用的培育措施和总培育目标下的阶段目标也是要不断变化的。因此对林分和林木个体的生长发育过程分析，是森林定向培育的重要基础之一。樟子松(PinussylvestrisL.var.mongolicaLitv.)是欧洲赤松的地理变种，天然分布在大兴安岭山地和呼伦贝尔沙地一带。由于它具有耐干旱、耐严寒、耐瘠薄和生长快、产量高、材质好、用途广等优点，现在已经被广泛引种到原产区以外的“三北”地区，也成为东北东部林区四大针叶造林树种之一[6]。

自20世纪50年代中后期以来，樟子松的研究取得了不少成果[1-8]，对其造林和经营起到了积极的作用。但总的来看，这些研究比较零散，缺乏系统性；特别是由于经营历史较短，某些生物学和林学基础数据缺乏，影响了培育措施的制定。笔者对引种到东北东部山区的樟子松人工林的培育生物学与定向培育体系进行了系统研究，本文报道其中对樟子松人工林生长过程和生长阶段研究的阶段成果，可为研究地区制定合理的樟子松定向培育技术措施提供依据。

1研究地区和研究方法

1.1研究地区概况

本项研究针对小兴安岭南坡和长白山脉樟子松引种栽培区而进行的。该区主要受温带季风气候控制，大于等于10 ℃积温为1 600～3 400 ℃，多在2 500 ℃左右，最冷月平均气温-30～-10 ℃，年平均降水量400～1 000 mm，具有明显的森林湿润气候条件。冬季漫长，夏季较短。生长季为6～9月份，各月平均气温在15 ℃左右，7、8两月可达17～20 ℃，大于等于10 ℃积温80%以上集中在夏季。全年降水量70%主要集中在6、7、8三个月。土壤以暗棕壤为主，白浆土的比重也比较大。原始地带性植被为阔叶红松林，现主要由其演化而来的各种次生林，及由红松、樟子松、落叶松和红皮云杉等构成的人工林和人天混交林所组成。

1.2外业调查和内业分析概况

外业调查采用标准地法进行，与本文相关的标准地调查因子有每木检尺、树高曲线测定、等株径级法选标准木和树干解析。其中每木检尺采用胸径实测值，以便于各种分析使用；解析木采用1 m区分段法，直径按年查定生长进程，树高生长进程采用实测值。项目组调查标准地135块，解析平均木和优势木123株。同时，收集一些生产和科研单位各个时期调查的标准地资料308块，解析木资料302株。首先从以上标准地中，选择林龄超过20 a的标准地285块，利用优势解析木结果，确定不同地区立地指数分布特点，然后选择各地区最有代表性和最好的立地指数范围内较大年龄标准地的解析木材料，用有序样本聚类分析方法进行生长阶段划分，并对生长过程进行分析(生长过程分析的解析木数据是同一立地指数范围内不同标准地3～4株解析木的平均结果)。

2结果与分析

2.1研究区域范围内不同地区立地指数分布特点

从表1中可以看出，各地区樟子松人工林的生长情况不同，小兴安岭南坡地区，生产力水平差异最大，立地指数跨越9个等级，其中以9～12为主；张广才岭西坡生产力水平普遍很高，立地差异也较小，其中以10～12为多，高立地指数(13)的比例也很大；张广才岭东坡(海林地区)主要集中在7～10范围内；完达山地区主要集中在9～11范围内；吉林中部地区(大黑山脉)比较分散，7～11范围内都有一定比例，吉林南部地区比较集中，主要集中在9～11范围之内。

表1　樟子松人工林标准地块数按立地指数(基准年龄20)分布状况

2.2胸径生长进程和生长阶段划分

解析木有序样本聚类结果(见表2)表明，36 a左右樟子松林分，一般可划为3个时期，即生长初期、速生期和平缓生长期。其中速生期还可以划分为快速生长和稳定生长两个阶段。

从各地区解析木的各生长时期(阶段)胸径连年生长量(见表3)可以看出，樟子松人工林中林木胸径生长具有速生期出现较早、持续期长的特点，即使30 a的林木，生长量仍可维持在0.3 cm/a以上。立地指数达10 m以上的林分，在5～6 a时一般都有了胸径生长，而立地指数为9 m 的林分，7～8 a时才有胸径生长。一般有了胸径生长，其速生期也就到来，但速生期持续时间长短和期内胸径生长量大小却因立地不同和林木生长期不同而异。立地指数为13 m的林分，持续到24 a左右。速生期按其生长量大小，可划为两个阶段，即快速生长阶段(5～12 a)和稳定生长阶段(13～24 a)。前一阶段正处于尚未受到密度控制，且已排除杂草竟争的生长时期，能充分发挥立地生产力而快速生长，生长量在0.8 cm/a以上。后一阶段已经受到密度的控制，生长量较前阶段降低，但仍能维持在0.5～0.8 cm/a。25～26 a以后，进入平缓生长期，生长量仍可维持0.3cm/a以上。优势木与平均木有相同的变化规律和阶段划分，但各阶段的胸径生长量远远大于平均木的生长量。速生期快速生长阶段生长量在1.19 cm/a以上，稳定生长阶段生长量在0.90～1.01 cm/a，平缓生长期生长量也在0.7 cm/a以上。立地指数11 m的林分，平均木4 a以前也无胸径生长，5～6 a时虽有胸径生长了，但生长量较小。7～8 a才正式进入速生期，7～14 a为快速生长阶段，生长量可达0.6 cm/a以上，稳定生长阶段持续期变化较大，一般在15～16 a和24～30 a，生长量在0.4 cm/a以上，之后为平缓生长期，生长量在0.3～0.4 cm/a。优势木在5～6 a有胸径生长时即进入速生期，一般5～12 a或14 a间为快速生长阶段，生长量在0.8 cm/a以上，稳定生长阶段较短，生长量在0.6cm/a以上，之后为平缓生长期，生长量在0.4 cm/a以上。立地指数为10 m的林分，胸径生长进程与立地指数11 m的林分相似，但生长量的数量级都普遍小于后者。立地指数为9 m的林分，一般7～8 a时才有胸径生长，随即进入速生期，生长量远低于高立地指数林分，可持续到24 a左右，之后进入平缓生长期。

2.3树高生长进程和生长阶段划分

解析木有序样本聚类结果(见表4)表明，35～36 a左右林分，树高生长可划分为生长初期、速生期和平缓生长期3个时期，其中速生期可划分为快速生长和稳定生长两个阶段。

表2　樟子松解析木胸径生长进程有序样本聚类

表3　樟子松解析木各生长时期胸径连年生长量

表4　樟子松解析木树高和材积生长进程有序样本聚类

从各地区解析木的各生长阶段树高连年生长量(见表5)看出，和胸径生长节律一样，樟子松人工林树高生长也具有出现早、持续期长的特点。一般，树高的速生期比胸径晚到1～2 a或同时到。在5～6 a以前，属于生长初期，生长比较缓慢。立地指数13 m的林分，平均木生长量0.6 m/a以下，立地指数11 m的生长量，在0.5 m/a以下，立地指数9～10 m的生长量在0.4 m/a以下；优势木的临界生长量可相应提高0.1个数量级。7～22 a为树高速生期，立地指数13 m的林分，平均木生长量在0.6 m/a以上，立地指数11 m的林分，生长量在0.55 m/a以上，立地指数9～10 m的生长量在0.50 m/a以上；优势木的相应指标可提高到0.7、0.6、0.55 m/a以上。之后进入平缓生长期，30 a的林木，大多数未出现生长衰退。

2.4材积生长进程和生长阶段划分

一般可把35～36 a左右樟子松人工林材积生长划分为两个时期，即生长初期和速生期，可以18 a做为划分界线(见表4)。

各地区解析木的各生长阶段材积连年生长量(见表6)表明，樟子松人工林单木材积的生长进程显著慢于直径和树高生长进程，生长量因立地指数不同而异。在生长初期，立地指数13 m的林分，平均木材积连年生长量在0.01 m3/a以下，立地指数11林分在0.007 m3/a以下，立地指数9 m的林分，则在0.005 m3/a以下；优势木的材积连年生长量则为立地指数13 m，0.02 m3/a以下，立地指数11 m，0.01 m3/a以下，立地指数10 m，0.007 m3/a以下。速生期的连年生长量虽有波动，但总趋势是上升的，35～36 a林分，仍未见下降趋势(见表6)。净月潭林场樟子松人工林(平均木)生长进程结果[1]表明，到50多年生以后，连年生长量虽出现下降，但连年生长量曲线和平均生长量曲线仍未相交，说明仍未出现生长衰退。

表5　樟子松解析木各生长时期树高连年生长量

表6　樟子松解析木各生长时期材积连年生长量

3结论

东北东部山地最早引种樟子松是在1940年前后长春市净月潭林场，20世纪60年代开始大面积引种以来，现已遍布全区域各地[6]。通过统计285块样地立地指数分布情况表明，区域内樟子松人工林生产力水平差异较大，立地指数跨越9个等级。通过对该区域樟子松人工林胸径，树高和材积生长的分析结果表明，樟子松属于早期速生，且生长持续期很长的树种，其年际生长具有阶段性、立地差异性和不同生长指标增长的异步性。30～36 a左右林分，胸径和树高生长一般可划为3个时期，即生长初期、速生期和平缓生长期，其中速生期还可划分为两个阶段，即快速生长阶段和稳定生长阶段；一般不出现生长衰退期；材积则只出现生长初期和速生期两个时期，尚未出现生长量下降状况。立地指数高的樟子松人工林，生长初期短，速生期到来早。树高速生期到来早，持续期较短；直径速生期到来早，但持续期很长；材积速生期到来晚，在本研究的年龄阶段内，尚未出现材积生长量降低阶段。

由于樟子松的耐干旱、耐沙埋、对土壤养分浓度要求不严(寡养性)等突出特点，使其在三北地区引种栽培较早[6]，关于其在这些地区生长状况的研究也相对多一些[9-12]；在东北东部地区引种20世纪60年代中期才逐渐展开[6]，所以关于其在该地区生长状况的研究涉及的林分年龄均较小[1-4，13-14]。调查中发现，绝大部分早期引种栽培的樟子松破坏严重，有的甚至消失。本文选择调查林分中年龄较大的林分，利用其平均木和优势木解析资料，对其生长进程和生长阶段进行了初步分析，研究阶段对指导东北东部地区樟子松人工林定向培育技术体系的制定具有参考价值。

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Growth Period Division and Growth Rhythm Analysis for Treesin Plantation ofPinussylvestrisvar.mongolicain Eastern Maintain Area of Northeast China

Cong Jian1，Shen Hailong2*

(1.Foreign Capital Project Office，Forestry Department of Liaoning Province，Shenyang 110036；2.School of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin 150040)

Abstract：The productivity of Pinus sylvestris var.mongolica plantations(MSP)in eastern mountain area of Northeast China varied considerably under different site indexes that spanned over 9 levels.For the 30-36 years old of MSP，the diameter and height growth period could be divided into 3 periods，i.e.primary growth period，fast-growing period，and steady growth period，in which the fast-growing period could further be divided into 2 stages of rapid and stable growth；while the volume growth could just be divided into 2 periods，i.e.，primary and fast growth period.The fast growth period of tree height came earlier with relatively short duration，and the fast growth period of diameter also came earlier but with long duration；while the fast growth period of volume came late and no decreasing trend was found in the stand age range of this paper.

Keywords：Pinus sylvestris var.mongolica；plantation；growth rhythm；growth stage；site index

中图分类号：S 792

文献标识码：A

文章编号：1001-005X(2016)03-0016-05

作者简介：第一丛健，博士，工程师。研究方向：森林培育。*通信作者：沈海龙，博士，教授。研究方向：森林培育。E-mail：shenhl-cf@nefu.edu.cn

基金项目：黑龙江省科技计划项目(GA09B202)

收稿日期：2015-11-19

引文格式：丛健，沈海龙. 樟子松人工林生长阶段划分和生长过程分析[J].森林工程，2016，32(3)：16-20.