沙地樟子松人工林林木胸径、冠幅等生长指标与林龄相关性研究

周凤艳

(辽宁省固沙造林研究所，辽宁 阜新 123000)

沙地樟子松人工林林木胸径、冠幅等生长指标与林龄相关性研究

周凤艳

(辽宁省固沙造林研究所，辽宁 阜新 123000)

通过对章古台地区的10～60 a林龄樟子松人工林的样地进行树龄、胸径、冠幅、枝下高等指标调查、观测，并使用SPSS进行分析。结果显示：沙地樟子松人工林的胸径生长量、枝下高高度与林龄有极显著相关性；冠幅大小与林龄有显著相关性；各生长量两两之间有极显著相关关系，且随树龄的增加而增长，立地条件的差异可能会延长或缩短这种进程，但不会改变这种趋势。胸径生长量、冠幅大小、枝下高高度随林龄变化的模型分别为y=e0.75+3.212/x、y=-0.085+0.344x-0.008x2、y=e2.942-57.681/x；冠幅和胸径比随林龄变化的模型为y=0.382 73e-0.012 55 x。该研究揭示了沙地樟子松人工林胸径及冠幅等指标的生长随林龄变化的规律。

沙地樟子松；人工林；林龄；胸径；冠幅；枝下高

Abstract The stand age,DBH, crown diameter & branch height of 10-60-year-oldPinussylvestrisvar.mongolicaplantation were investigated, observed and measured with SPSS in Horqin sandy land. Result shows that DBH growth and height of branches underPinussylvestrisvar.mongolicaplantation have a significant correlation with stand age. The crown width have significant correlation with stand age, and there is a significant correlation between growth increment , And the increase with age, site conditions, differences may extend or shorten the process, but will not change this trend.The model of DBH, crown size & branch height under different stand age is;y=e0.75 + 3.212 / x,y= -0.085 + 0.344x-0.008x2,y=e2.942-57.681 / x, respectively. ; the model of ratio of crown width and diameter under different stand age isy= 0.382 73e-0.012 55 x. It revealed the law of growth of indices (DBH and crown width) changed with the stand age.

Key wordsPinussylvestrisvar.mongolicaon sandy land; plantation; stand age; DBH;crown width;branch height

樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolicaLitv.)于20世纪50年代被成功引种到辽宁省阜新市章古台沙地。与中国主要森林树种相比，虽然樟子松的天然林面积和蓄积量较小，但樟子松具有较强的耐寒、耐旱、耐贫瘠能力，较速生、树干通直、材质良好等特性，适合沙地生长，在中国北方，尤其是干旱、半干旱风沙地区已成为营造防风固沙林、农田草牧场防护林、水土保持林和用材林的主要树种。[1]自20世纪90年代初以来，最早营造的樟子松人工固沙林出现了枝叶变黄、生长势衰弱、病虫害，继而全株死亡的大面积衰退现象[2]，因此有必要对第一代沙地樟子松人工固沙林的林木生长状况进行分析总结，本文通过对不同林龄沙地樟子松人工林的胸径及冠幅等生长状况进行调查分析，总结沙地樟子松人工林胸径及冠幅、枝下高随林龄变化的规律，为樟子松人工林的培育提供坚实的理论基础。

1 研究地概况

研究地位于辽宁省彰武县北部的章古台镇，地理坐标42°43′—42°50′ N、122°11 ′—122°37′ E，是典型的大陆性气候，属温带亚湿润干旱气候区，主要气候特点是干旱多风，年平均气温6.1 ℃，最高35.2 ℃，最低-29.5 ℃，近10年年降水量285.9～720.1 mm，且多集中于6—8月，年蒸发量1 600 mm，约为降水量的3倍，空气相对湿度60.4%。年均风速3.0～3.7 ms-1，每年大于5 ms-1的起沙风达240次之多。≥10 ℃有效积温2 800～3 200 ℃。早霜在9月底或10月初，晚霜在4月中下旬，无霜期约150 d[3，4]。平均海拔226.5 m。本文研究地为生草风沙土[4，5]，由河流冲积物形成，沙层厚30 m左右，pH值6.8～7.0。研究区内植被类型主要是以樟子松、油松(PinustabulaeformisCarr.)为主的固沙针叶林，林下有少量伴生植物[6]。沙丘相间相垒，洼地纵横为其最大地貌特征。

2 研究方法

2.1 样地的设置

通过大量的现场踏查及造林档案查对，以10 a为一个龄阶，选择10～60 a林龄、立地条件尽量做到大致相似的樟子松人工林标准地36块。标准地基本情况参见表1。

表1 标准地基本情况表

2.2 林木生长量测定

在选定的标准地内进行每木调查，调查指标包括胸径、冠幅、枝下高等。

2.2.1 胸径 使用皮尺测量樟子松胸高直径，读数精确到0.1 cm。

2.2.2 冠幅 使用皮尺测量樟子松的南北和东西方向宽度，即东西冠幅和南北冠幅，求得平均值即为冠幅大小。

2.2.3 枝下高 使用美国Laser Technology公司生产的CRITERION RD1000红外线测树仪逐株测定活枝下高。

3 结果与分析

3.1 沙地樟子松胸径等生长指标与林龄的相关性分析

对调查数据进行相关性分析，总结樟子松胸径、冠幅与枝下高各项生长指标随林龄变化规律及各指标之间的关系，结果见表2～表5。

表2 胸径等各项指标的相关性

注：*：显著相关(P<0.05)；**：极显著相关(P<0.01)

表2结果表明：章古台沙地樟子松的胸径、枝下高和林龄均呈现极显著相关性，冠幅与林龄显著相关。随着林龄的增加，樟子松的胸径、冠幅及枝下高生长量同时增加；根据相关显著性由大至小进行排序，其顺序为枝下高y3>胸径y1>冠幅y2；各测树因子之间也极显著相关，冠幅与胸径之间为极显著正相关，即随着冠幅的增大，积累的有机物质量不断增多，胸径生长量大；冠幅与枝下高呈极显著负相关，随着冠幅的增加并逐渐达到郁闭，下部枝条由于缺乏光照而逐渐枯死。

林木胸径、冠幅、枝下高与林龄的相关性极显著，因此可以建立一个数学模型来较准确地分析和预测樟子松的生长规律。运用SPSS 20.0进行线性函数、幂函数、指数函数、对数函数、二次抛物线、三次抛物线、S曲线、双曲线、复合方程、生长方程以及logistic等多方程拟合，选择回归系数R2最大且均值差最小的作为该曲线方程。拟合结果见表3。

表3 林龄与林分各生长因子的回归分析结果

利用SPSS 20.0软件(在0.05水平下)对不同林龄林分胸径生长量、冠幅生长量以及枝下高进行方差分析和多重比较，结果见表4、表5。

表4 单因素方差分析表

注：*显著性水平为 0.05。

表5 樟子松林各调查指标差异性分析结果

注：表中数值为“平均值±标准差”

由表3～表4可见：胸径生长方面，10年生樟子松胸径生长量最小，为7.43 cm；40年最大，为20.19 cm；30年与50年及40年与60年胸径无显著差异，其余年份有显著性差异。10年和40年之间胸径差异性最大，均值差为12.76 cm。40年和60年之间胸径差异最小，均值差为0.59 cm。冠幅大小方面，10年生樟子松冠幅生长量最小，为2.51 m；40年最大，为4.49 m；10年、60年与其余年份冠幅有显著性差异，其余年份均无显著差异；10年与40年差异性最大，均值差为1.98 m；30年与50年差异性最小，均值差为0.04 m。枝下高方面，20～60年枝下高皆有显著性差异，20年和60年之间枝下高差异性最大，均值差为6.05 m；40年、50年之间枝下高差异最小，均值差为0.86 m。

3.2 林龄与冠径比的关系

冠幅与胸径的比值简称冠径比，它反映了林木营养面积的大小及长势情况，可用来判定该立地条件是适合单一林种还是混交林种的指标。利用SPSS 20.0软件(在0.05水平下)对林龄与冠径比进行方差分析和多重比较，结果见表6、表7。林龄与冠径比的回归分析结果见图1。

表6 单因素方差分析

注：*-显著相关(P<0.05)；**-极显著相关(P<0.01)

表7 差异性分析结果

注：表中数值为“平均值±标准差”，同列不同字母表示不同林龄间0.05水平差异显著

图1 林龄与冠径比的回归分析

差异性分析和回归分析结果表明：沙地樟子松的冠幅与胸径比值随林龄增大而降低，相关性分析表明：林龄和冠径比在 0.01水平(双侧)上显著相关，相关系数为-0.789，且各林龄之间差异性显著。冠径比作为分析树种品种差异和特征的指标可揭示树种单株土地养分利用的情况，为提高土地利用率及经济效益和合理确定造林密度及经营密度提供理论依据[7]。

4 结论与讨论

在樟子松整个生长发育阶段，科尔沁沙地樟子松人工林的胸径、枝下高皆与林龄存在极显著相关性，立地条件的差异可能会延长或缩短这种进程，但不会改变这种趋势。冠幅与林龄也存在着相关性，随着林龄的增加，冠幅也会有一定程度的增加。当冠层逐渐郁闭以后，林木个体间的竞争加大，冠幅的生长与林龄的相关性越来越小，冠幅对林龄的反应发生了钝化。通过数据分析，沙地樟子松人工林的冠幅到20年以后增长逐渐缓慢，达到建成阶段，到50年、60年以后甚至出现下降。沙地樟子松人工林如此，我国南方的马尾松生长也具有这种特性，谌红辉等人[8]研究表明，马尾松的冠幅随密度增大而减小，但随着林龄增长，各密度的冠幅增加均有逐步变小并趋于稳定的趋势相一致，因此，在林分密度一致的情况下，人工林生长发育所处时期对冠幅有更大的影响。沙地樟子松人工林的胸径、冠幅、枝下高之间都有较大的相关性，各样地的冠径比相差不大。

[1] 朱教君，康弘樟，许美玲.科尔沁沙地南缘樟子松人工林天然更新障碍[J]. 生态学，2007(10):4086-4095

[2]Zhu J J，Fan Z P，Zeng D H，et al. Comparison of stand structure and growth between artificial and natural forests ofPinussylvestirisvar.mongolicaon Sandy land. Journal of Forestry Research，2003，14(2)：103-111

[3]曾德慧，姜凤岐，范志平，等.沙地樟子松人工林自然稀疏规律[J]. 生态学报，2000，20(2)：235-242

[4]张日升，肖巍，于红军，等. 沙地樟子松人工林合理经营密度的研究[J]. 辽宁林业科技，2014(4)：12-15

[5]张咏新. 章古台沙地土壤水分状况及其与樟子松生长关系的研究[D]. 沈阳：沈阳农业大学，2002

[6]孟鹏.章古台沙地37年生赤松和樟子松生长特性研究[J]. 辽宁林业科技，2013(5)：20-23

[7]时明芝，李桂兰.平原地区杨树人工林阳性冠幅与胸径的关系的研究[J].林业资源调查，2006(2)：71-72

[8]谌红辉，丁贵杰，许基煌，等.马尾松造林密度对林分生长与效益的影响研究[C].中国林业青年学术年会，2010

Relationships among DBH, Crown Width & Stand Age ofPinussylvestrisvar.mongolicaPlantation in Sand Land

Zhou Fengyan

(Liaoning Provincial Dune-Fixation and Afforestation Institute, Fuxin 123000, China)

1005-5215(2017)02-0019-03

2016-12-15

周凤艳(1969-)，女，大学，高级工程师，主要从事沙地造林研究，Email:fengyanzhou@sohu.com

S791.253

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.02.007