不同开敞度条件下坡向对红松胸径和树高生长的影响

2017-05-11罗也沈海龙张鹏林存学齐良一

森林工程 2017年2期

关键词：北坡坡向红松

罗也，沈海龙*，张鹏，林存学，齐良一

(1.东北林业大学林学院，哈尔滨 150040；2.黑龙江省牡丹江市园艺研究所，黑龙江牡丹江 157100；3.黑龙江省伊春市红松研究会，黑龙江伊春 153000)

不同开敞度条件下坡向对红松胸径和树高生长的影响

罗也1，沈海龙1*，张鹏1，林存学2，齐良一3

(1.东北林业大学林学院，哈尔滨 150040；2.黑龙江省牡丹江市园艺研究所，黑龙江牡丹江 157100；3.黑龙江省伊春市红松研究会，黑龙江伊春 153000)

研究以山河屯、帽儿山和方正三个试验地内红松个体为研究对象，调查研究坡向对次生林林冠下人工栽植红松直径和树高生长的影响。实验结果表明：在各试验地内，在同一坡向条件下，红松平均胸径、平均树高呈现随开敞度的增大而随之增大的趋势，并且差异性显著，当开敞度为2.0时，红松平均树高、平均胸径均高于其他开敞度水平。同一开敞度各试验样地中，南坡和西坡的红松平均胸径、平均树高要大于东坡和北坡，且差异性显著。

红松(Pinus koraiensis)；开敞度；坡向；径高

0 引言

红松阔叶混交林是我国东北东部山地具有地带性特征的顶极群落，目前红松阔叶混交林已经遭到严重的破坏，大部分已经演变为过伐林或次生林、人工林、灌丛等。其中次生林和灌丛无法通过天然更新途径实现针阔混交林，特别是红松阔叶林的自然恢复与重建。如何促进其尽快恢复成近顶极红松阔叶混交林，已经引起林业工作者的广泛关注[1-4]。

开敞度是林下光照条件的测度指标，能够体现林木个体光环境的强弱，林内任一样点的开敞度(K)定义为该点到4个象限最近的4株相邻上层林木的水平距离与该株上层林木高度的比值之和[5]。

树木的生长一方面受到自身遗传因素的影响，另一方面受到外界诸多环境因子的影响，而坡向便是其中主要的环境影响因子之一[6]，红松的生长与光照的关系十分密切，并且红松的不同生长阶段需要的光照量也并不相同[7-8]，同时坡向不同影响着光照的吸收量，从而影响不同坡向上植物的生长，甚至影响坡向上的群落及植被类型[9-10]，不同坡向对树木的影响情况不同，同一树种处在不同坡向上，其生长状况也不同[11]，同时坡向的不同对植物径向生长的影响差异性显著[12-13]，党晶晶和史元春等研究发现，随着坡向的改变，植物叶片的性状也会随之发生变化[14-15]，侯兆疆和张维研究发现植物的株高、枝条数和株数同样会随着坡向变化而改变[16-17]，另外，坡向的不同，不光对树木地上部分有影响，对树木地下根系的生长同样影响显著[18-19]。

但是，对于立地与林冠下红松关系的研究相对较少，主要原因是林冠下植被、土壤等环境条件复杂，同时受到个体空间和密度因素的影响比较大，对比分析比较困难，并且前人的研究基本处于群落水平上，包括林分密度、林分郁闭度以及林木分级等在林分水平上控制间伐强度的定性经营或定量调控[20]，没有做到以个体为研究对象精准化的定量经营和调控[21]。在研究目的上，前人以探索自然机制的研究较多，有针对性的为建立适宜森林培育技术而进行的调控机制研究较少。同时开敞度指标应用上还具有一定的难度，主要表现在对开敞度的林学意义的理解上比较困难，测定和调整程度上比较复杂，林业工作人员不易掌握和应用，很大程度上影响其在生产上推广应用。加之我国东北地区范围广阔，在实际的生产和实验中遇到了许多困难和问题，所以更迫切的需要一套完善的指导思想和经营管理模式[22-23]，而本实验为了快速高效地促进次生林中人工引入红松的健康生长发育，为了开发便于生产应用的、简易的、可操作性强的培育技术，充分发挥其生态功能和生产服务功能，同时通过对这个规律及其影响关系之间的深入了解和分析，从中找到影响红松生长的主要因素及简化开敞度指标应用的思路和方法，为红松阔叶人工-天然混交林的培育与经营提供合理的科学依据[24-26]。

1 研究地区概况

山河屯、帽儿山、方正三块试验样地均属于长白山张广才岭余脉。山河屯样地施业区地理坐标位于127°28′-128°14′E，44°03′-44°38′N，全年平均气温2.9℃，以暗棕壤分布最广；帽儿山是我国温带落叶阔叶林与温带针阔混交林过渡类型的中心地带，施业区地理坐标位于127°30′-127°34′ E，45°21′-45°25′ N，平均海拔高度300 m，年平均气温2.8℃，年平均降水量723.8 mm，样地内以暗棕壤为主；方正样地年平均气温2.5℃，年平均降水量为550 mm左右，样地内土壤大部分为暗棕壤。三块试验样地的植被属于长白山植物区系，是由地带性顶极植被阔叶红松林经人为干扰破坏后形成的较典型的东北东部天然次生林。该地区次生林类型多样而具有代表性，森林类型有：硬阔叶林、软阔叶林、针阔混交林。天然次生林主要包括：蒙古栎林、杨树林、白桦林和杂木林等；人工林有樟子松林、落叶松林、落叶松—水曲柳混交林、红松中幼龄林和水曲柳幼林等。主要针叶树种有红松(PinuskoraiensisSieb.et Zucc)、兴安落叶松(LarixgmeliniiRupr.)、樟子松(PinussylvestrisL.varmongolicaLitvin)、红皮云杉(PiceakoraiensisNakai.)。主要阔叶树种有山杨(PopulusdavidianaDode.)、白桦(BetulaplatyphyllaSuk)、水曲柳(FraxinusmandshuricaRupr.)、三蕊柳(SalixtriandraL.)、柞木(QuercusmongolicaFisch.ex Turcz)、青楷槭(AcertegmentosumMaxim)、色木槭(AcermonoMaxim)、白牛槭(AcermandshuricumMaxim)、茶条槭(AcerginnalaMaxim)、糠椴(TiliamandshuricaRupr.et Maxim)、紫椴(TiliamaurensisRupr)、核桃楸(JuglansmandshuricaMaxin)、春榆(UlmuspropinquaKoidz.-U.japonicaSarg)、裂叶榆(UlmuslaciniataMayr)、稠李(PadusasiaticaKom)和山桃稠李(Padusmaackii(Rupr.)-Kom)。

2 研究方法

2.1 样地调查方法

选取位于张广才岭余脉的山河屯、帽儿山、方正三个地点为试验样地，在三个试验地内不同开敞度林分下分别设置临时标准地，临时标准地分布在每个试验地各开敞度林分下的东、南、西、北四个坡向上，每块标准地大小为20 m×20 m，每个坡向上三个重复，三个重复的临时标准地间隔不小于20 m，三个试验地共36块临时标准地。在各标准地内均选取18年生红松按蛇形分别挂牌，用胸径尺测定每个标准地内各30株红松胸径值总生长量，并测量树高，记录红松个体生长状况，同时记录每一株红松周围四株相邻阔叶树的树种种类、树高以及阔叶树到红松的水平距离，用以计算单株红松的开敞度大小。

2.2 调查数据计算统计

将在各个样地不同开敞度下测定的红松胸径和树高按照所处坡向不同，划分为分别处于东坡、南坡、西坡和北坡的红松，计算不同开敞度不同坡向下红松胸径和树高的平均值和标准误差，以及对不同开敞度和不同坡向之间进行差异显著性检验。

2.3 方差分析和差异显著性检验

所有数据应用Excel 2003处理分析，计算平均值，标准误差等，应用SPSS17.0软件对数据进行相关性分析。

3 结果分析

3.1 坡向对次生林林冠下人工栽植红松胸径生长的影响

山河屯、帽儿山和方正三个试验样地内不同开敞度下，不同坡向的红松生长状况差异显著，由表1可知，在山河屯样地内，在同一坡向上时，红松的胸径整体随着开敞度的增加呈现出增大的趋势，且胸径差异性均显著，并在开敞度为2.0时，红松胸径存在最大值，但是在东坡时红松胸径整体随开敞度变化趋势并不明显，东坡红松胸径最大值在K=1.0时，主要原因是受到样地内其他因素的影响。就同一开敞度条件下而言，山河屯样地内红松平均胸径整体上在南坡和西坡时都要明显大于红松在东坡和北坡的平均胸径，并且差异性均显著。