不同地形条件与土层厚度对刺槐人工林的影响

2019-08-23陈海燕

现代农业科技 2019年13期

陈海燕

摘要本文研究了徂徕山不同立地条件对二十五年生刺槐人工林的影响。结果表明，海拔对刺槐树高、材积影响不显著（P>0.05），坡向和土层厚度对刺槐的树高及材积影响极显著（P<0.01）;坡度对刺槐胸径、冠幅的影响不显著（P>0.05），海拔、坡向及土层厚度对刺槐胸径、冠幅的影响显著（P<0.05）。可以看出，土层厚度对刺槐人工林的影响最大。

关键词刺槐;地形条件;土层厚度;树高;胸径;冠幅;材积

中图分类号 S792.27 文献标识码 A

文章编号 1007-5739（2019）13-0118-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Effects of Different Terrain Conditions and Soil Thickness on Robinia pseudoacacia Plantation

CHEN Hai-yan

（Culai Mountain Forest Farm of Taian City in Shandong Province，Taian Shandong 271027）

Abstract In this paper，the effects of different site condition on the 25-year-old Robinia pseudoacacia plantation were studied. The results showed that the elevation had no significant effect on tree height and volume of Robinia pseudoacacia（P>0.05），the exposure and soil thickness had significant effects on the tree height and volume of Robinia pseudoacacia（P<0.01）.The slope had no significant effect on the DBH and crown width of Robinia pseudoacacia（P>0.05）.The elevation，exposure and soil thickness had significant effects on the DBH and crown width of Robinia pseudoacacia（P<0.05）.It can be seen that the soil thickness has the greatest influence on the plantation of Robinia pseudoacacia.

Key words Robinia pseudoacacia;terrain condition;soil thickness;tree height;DBH;crown width;volume

刺槐（Robinia pseudoacacia）是我國落叶阔叶林中栽植范围最广泛的人工林树种，分布在北纬23°～46°、东经84°～124°[1]，具有抗旱、耐贫瘠、生长快、干形良好、耐水湿、萌蘖力强、耐盐碱等优良特点，因而常用于保持水土、防风固沙、改良土壤和四旁绿化[2-3]。

树木的生长与其所处的立地条件密切相关[4]。从20世纪90年代起，国内外林业和生态学工作者就对林地立地类型的划分和质量评价工作十分重视，视其为适地适树和科学造林、营林的理论基础[5]。目前对树木和立地条件的研究很多，涉及的方面也十分广泛[6-7]。李俊辉等[8]研究了不同立地条件下刺槐形态和生理特性随树龄的变化，结果表明，坡地刺槐具有小的叶面积、高的比叶质量和叶厚度以及低的比叶水力导度、净光合速率和气孔导度，而水分利用效率和N、P养分含量均较高，立地条件和树龄对大多数叶形态和生理特性表现出显著的交互作用。黄婷等[9]以陕北黄土丘陵区纸坊沟流域不同立地条件下的刺槐林为对象，采用综合评价法对其土壤质量进行评价发现，阴坡刺槐林的土壤含水量、有机质、全氮、酶活性大于阳坡，但阳坡刺槐林的速效养分含量大于阴坡;随土层深度增加，刺槐林土壤含水量、全氮、速效养分以及酶活性降低，土壤pH升高。张长庆等[10]在黄土高原丘陵沟壑区不同立地条件下研究刺槐人工林无性繁殖与更新状况，结果发现，阴坡样地不同深度土层的平均土壤含水率高于阳坡样地，生长在阴坡的刺槐人工林无性繁殖较阳坡旺盛，阴坡无性株萌蘖的数量和扩散范围明显大于阳坡;在相同坡向的刺槐林群落中，坡下部的根系萌苗量大于坡上部。对同一树种不同立地条件的综合研究十分稀少。本文就刺槐的生长与不同立地条件之间的关系进行比较，试图找出适宜刺槐生长的立地条件，为刺槐适地适树提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

山东省泰安市徂徕山林场，地理位置为东经117°13′50″、北纬36°02′24″，位于泰安市区东南20 km。徂徕山林场始建于1956年3月，林场横跨泰安市岱岳区和新泰市，东西长30 km，南北宽15 km，林场内有山峰99座，主峰太平顶海拔1 028 m;林场经营面积9 000 hm2，有林地7 266.67 hm2，活立木蓄积量6.005万m3，森林覆盖率达87.8%，植被覆盖率达92.4%，是山东省第二大国有林场;林场内有植物资源449属789种，植被以常绿针叶林和落叶阔叶林为主，覆盖全山，是世界上最大的人工林。属于温带大陆性季风半湿润气候区，山下四季分明，山上春秋相接，山上气温较山下低3～6 ℃。年平均降水量在1 000 mm左右，气候湿润，雨量充沛，水源充足，涝泉分布广，涧水清澈见底、四季长流。

1.2 研究方法

选低（300～350 m）、中（550～600 m）、高（850～900 m）海拔的20 m×10 m样地各3块（下同），阳、半阳、阴坡样地3块，大（35°～40°）、小（18°～22°）坡度样地各3块，薄（20～30 cm）、中（40～50 cm）、厚（60～70 cm）土层的样地各3块。对每一样地内的树木进行每木检尺，测量其树高、胸径和冠幅。研究区不同样地刺槐人工林基本情况如表1所示。

1.3 数据处理

使用Excel和SPSS软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同地形条件与土层厚度对刺槐树高的影响

树高是衡量森林生长状况和立地情况的一个重要指标。若要充分掌握林分结构、林分动态变化，树高是不可或缺的一项指标[11]。

如图1 所示，从海拔来看，中海拔样地的刺槐树高最高，其次是高海拔样地，最后是低海拔样地，这可能是水分与热量随地势变化所造成的结果;但是三者之间差异不显著（P>0.05），说明在此地海拔高度对刺槐高生长的影响较其他因子小。从坡向来看，阴坡的刺槐树高最高，其次是半阳坡，最后是阳坡，对其进行方差分析发现，三者之间的差异极显著（P<0.01）;对其进行多重比较后发现，阳坡与半阳坡、阳坡与阴坡之间差异显著，但是半阳坡与阴坡之间差异不显著，造成这种情况的原因可能是阳坡的蒸发量远大于半阳坡与阴坡，因为水分的原因导致刺槐的生长受到影响。从坡度来看，小坡度的树高大于大坡度，这是因为坡度越大，水土流失越严重，土壤也越干燥瘠薄，这种情况也会反映到刺槐生长上。据调查，小坡度样地土壤含水量为8%左右，大坡度样地土壤含水量为4%左右。从土层厚度来看，厚土层样地刺槐树高远大于中土层样地和薄土层样地，是中土层的1.95倍、薄土层的2.35倍，三者之间差异极显著，这与其他人研究得出的刺槐适宜生长在较厚土层的结论相符。

2.2 不同地形条件与土层厚度对刺槐胸径的影响

胸径是立木测定的最基本因子之一，在研究树木的生长中作为基本参考指标之一。如图2所示，从海拔来看，随海拔高度的增加，刺槐的胸径先增加后降低，与树高的变化相同，差異显著（P<0.05）。从坡向来看，半阳坡胸径最大，其次是阴坡，最后是阳坡，差异极显著（P<0.01）;进行多重比较后发现，阳坡与半阳坡、阳坡与阴坡之间差异显著，但阴坡与半阳坡之间差异不显著。造成这种现象的原因可能是半阳坡的刺槐不仅有足够的水分供应而且光照也充足，胸径生长量较大。从坡度来看，总体来说大坡度样地的刺槐胸径小于小坡度样地，但两者差别不大。从土层厚度来看，随着土层厚度的增加刺槐胸径不断增加，而且三者差异显著。

2.3 不同地形条件与土层厚度对刺槐冠幅的影响

树木通过绿叶进行光合作用，而冠幅的大小将影响树木的光合作用面积，因而冠幅的大小是用来衡量苗木长势的参考标准。如图3所示，从海拔来看，随着海拔的升高，冠幅的变化呈先增加后降低的趋势，与胸径的变化趋势相似，差异极显著（P<0.01）;中海拔样地刺槐的冠幅远大于低海拔和高海拔样地，且低海拔与高海拔样地刺槐的冠幅差异不显著。造成这种情况的原因可能是中海拔样地的环境不管是水分还是热量都适宜刺槐生长。从坡向来看，冠幅随坡向由阳到阴的变化表现出与胸径相同的变化。从坡度来看，小坡度样地刺槐的冠幅大于大坡度样地刺槐的冠幅，两者差异很小，大约2.845%。从土层厚度来看，冠幅随着土层厚度的增加呈先增加后降低的趋势，与树高和胸径的变化趋势都不同，中土层样地刺槐的冠幅约是薄土层样地的1.973倍、约是厚土层样地的1.392倍，差异极显著（P<0.01）。

2.4 不同地形条件与土层厚度对材积的影响

树木经济利用的主要部分是树干，因而研究测定树干材积的原理和方法是测树学的主要任务，材积和蓄积是森林经营利用的基本经济指标。如图4所示，对不同海拔样地的刺槐进行比较发现，随着海拔的升高，材积呈先增加后降低的趋势，但差异不显著（P>0.05）。比较不同坡向样地的刺槐材积状况发现，不同坡向之间差异极显著，半阳坡样地材积远大于阳坡，大约是其3.626倍;半阳坡样地的材积也大于阴坡，但两者之间差异不明显。从坡度来看，小坡度样地的材积大于大坡度样地，但差异不显著，小坡度样地的材积比大坡度样地多出25.89%。从土层厚度来看，随着土层厚度的增加，材积的增加极显著，并且厚土层样地的材积约是薄土层样地的5.46倍、约比中土层增加 206.08%，可以看出土层厚度的增加对于材积的增加十分有效，这与其他人的研究结论相符。

3 结论与讨论

研究发现，土层厚度越厚越有利于刺槐的生长，原因是水分状况综合反映土壤的供水能力，土层浅薄导致土壤水分承载力不足，致使刺槐生长势弱[12]。可见土层厚度对刺槐的生长十分重要。在本文中发现，随土层厚度的增加，树高、胸径和材积均呈增加趋势，且土层厚度对刺槐的树高、胸径、材积均有极显著的影响;但冠幅却不是随着土层深度的增加而增加。

从坡向来看，刺槐人工林的胸径、冠幅、材积都是随着坡向由阳到阴呈先增加后减少的趋势;但阴坡的树高最高，3个坡向的树高差异不显著。这是因为阳坡受阳光辐射强度大、时间长，土壤水分蒸发较强，易导致植物水分亏缺;阴坡水分虽然较好，但刺槐是较强的喜光树种，阴坡的光照强度和时数不能满足刺槐需要[13-14]。段贝贝等[15]研究发现，生长在南坡的刺槐具有高的叶脉密度和密而小的气孔，生长在北坡的刺槐具有低的叶脉密度和疏而大的气孔。不同坡向刺槐叶脉密度与气孔特征间的资源分配模式，反映了植物在异质性生境中根据其功能需求在自身性状之间进行投资权衡机制的优化，这也是造成不同坡向刺槐长势不同的原因之一。

坡度对刺槐长势的影響十分显著。坡度通过对土壤水分、养分等的影响间接对刺槐的生长造成影响，较大坡度的刺槐林水土流失严重，土地较贫瘠，使刺槐得不到充足的养分与水分，长势较差[16-17]。在本文中，坡度对树高的影响十分显著，随着坡度的增加刺槐生长逐渐减弱。单长卷等[18]研究发现，不同立地条件下刺槐新枝生长的差异达显著水平，胸径生长与土壤水分显著相关，新枝生长与土壤水分极显著相关，这说明土壤水分是导致不同立地条件下刺槐生长差异的主要因子之一。而韩蕊莲等[7]在2003年研究发现，同一坡向不同坡位土壤含水量不同，坡下部土壤含水量高于坡上部。水分的不同是造成不同海拔刺槐林长势不同的原因，在本文中刺槐的树高、胸径、冠幅和材积随着海拔的升高呈先增加后降低的趋势，原因可能是在中海拔以下水分是主导因素，而中海拔以上热量则成为主导因子。

坡向、坡度、海拔和土层厚度等立地因子对刺槐的生长都有不同程度的影响。因此，在徂徕山进行刺槐造林时应根据当地具体情况，充分考虑这些立地因子的影响。

4 参考文献

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[10] 张长庆，张文辉.黄土高原不同立地条件下刺槐人工林种群的无性繁殖与更新[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2009，37（1）：135-144.