辽东地区蒙古栎适生立地调查研究

万小亮，韩晓义，戴成志，艾万峰，关士鑫，战 昊，张晓林，陆秀君

(沈阳农业大学，辽宁 沈阳 110866)

蒙古栎Quercusmongolica，壳斗科栎属落叶乔木，是我国东北地区珍贵的用材树种，也是我国东北落叶阔叶林的主要建群树种，对干旱、低温等不利条件具有极强的适应能力[1]。在辽宁地区，蒙古栎主要分布在辽宁东部的丹东、抚顺，辽宁西部的朝阳、阜新以及辽宁北部的铁岭、西丰等地，但其生长良好的基本集中在辽东地区[2]。蒙古栎林分多为天然次生林，且多分布于高山山脊地带，不仅林分生长量小，且木材出材率也较为低下。

立地条件是林分生产力的基础[3-5]，通过蒙古栎天然次生林林木生长与立地条件的相互关系研究，明确影响蒙古栎生长的主要环境因子，了解辽东地区蒙古栎天然次生林生长发育规律，对提高蒙古栎林地生产力，促进蒙古栎林分质量提升具有重要意义。

1 研究区概况

研究地点位于辽宁省清原县,地理位置124°56′E，42°13′N，属于长白山余脉龙岗山北麓。该地区山峦起伏，区内最高峰海拔1 347 m，最低海拔350 m。属于温带季风气候，无霜期 120～139 d，年均降水量可达700 mm，年均日照时间2 433 h。该区域森林土壤类型主要为棕壤和部分暗棕壤，阳坡土壤干燥贫瘠，阴坡土壤肥沃湿润。该地区是以长白植物区系为主的针阔混交林，主要树种包括栎属Quercus、桦属Betula、松属Pinus及槭属Acer等[6-7]。

2 研究方法

2.1 样地设置及调查方法

根据不同林龄、坡向及坡位的蒙古栎次生林的分布特征，在清原县杨树崴子林场、北三家林场及城郊林场等7个国有林场建立68块临时标准地(表1) ，标准地20 m×30 m，样地间距>100 m。对标准地内的胸径、树高、坡位、坡度、坡向以及土层厚度进行调查；通过样地内的 4～6 株优势木计算林分优势木平均高，用生长锥法确定林分年龄；在林分长势优良的样地内选取1株优势木作为解析木进行树干解析，共选取 28 株解析木。

表1 不同立地条件蒙古栎天然次生林样地数

2.2 数据分析

2.2.1 蒙古栎树高、胸径回归模型建立及主导立地因子确定

将各类立地因子按表1的分级标准进行归类，通过实测优势木的胸径和树高建立蒙古栎优势木树高、胸径与坡位(M1i)、坡度(M2i)、坡向(M3i)、土层厚度(M4i)以及年龄(a)之间的回归方程，运用数量化理论模型Ⅰ进行分析，建立树高和胸径的回归模型，对各因子的偏相关系数进行t检验，确定影响蒙古栎生长的主导因子。

2.2.2 蒙古栎生长方程的拟合以及指数年龄确定

根据相同主导因子下不同类目解析木数据，用理查德方程拟合高生长与年龄的生长方程。根据连年生长量和平均生长量以及树高变异系数的变化幅度和各龄阶树高标准差的变化幅度，确定蒙古栎指数年龄。

2.2.3 蒙古栎适生立地条件的确定及不同立地类型组的建立

根据蒙古栎解析木及优势木年龄、树高，以5 a为1个龄级，按照平缓坡、斜坡、陡坡分别用理查德方程进行拟合，确定蒙古栎最适立地条件，并建立立地类型组。

3 结果与分析

3.1 胸径树高回归模型构建和立地主导因子确定

利用数量化理论I进行模型拟合。

胸径的生长回归模型：

DBH=8.846+1.737M11+0.604M12+0.576M21-2.942M22+5.003M31-3.633M32+1.240M41+2.294M42+0.252a(R2=0.957)；

树高的生长回归模型：

H=10.692+0.765M11+1.041M12-0.174M21-0.715M22-1.370M31+0.765M32-0.489M41+0.862M42+0.135a(R2=0.854)。

通过对各立地因子的偏相关系数进行t检验，判断各因子对蒙古栎生长的重要程度(表2)。由于坡度的偏相关系数最高，且t检验值大于1，因此选择坡度作为划分蒙古栎天然次生林立地类型的主导因子。

表2 蒙古栎天然次生林各立地因子偏相关系数

3.2 树高生长方程的拟合以及指数年龄的确定

指数年龄指树高生长变化不大且能够精确反映立地条件差异的年龄。本研究用理查德式和坎派兹式生长方程对不同立地条件的蒙古栎解析木进行树高(H)与年龄(a)关系的拟合。

理查德式树高理论方程：

H=22.0241(1-Exp(-0.0348a))1.1678(R2=0.997)

坎派兹式树高理论方程：

H=20.8544Exp(-2.3898Exp(-0.055a)) (R2=0.991)

由于理查德式的回归标准差及残差平方和较小，因此采用理查德式方程。以5a为1个龄级，树高平均生长量和连年生长量均在10 a左右出现峰值，之后连年生长量在50 a时达到最高，而50 a后变化不大(图1)。50 a后的树高变异系数和各龄阶树高标准差开始接近于1，说明该龄阶树高生长相对于上个龄阶较稳定(图2)。因此，将50 a定为蒙古栎天然次生林的指数年龄。

图1 蒙古栎树高连年生长量和平均生长量

图2 树高连年生长量标准差和树高变异系数

3.3 立地因子对蒙古栎树高生长的影响

不同土层厚度的蒙古栎树高生长量于20 a前基本一致；20～55 a中层土蒙古栎树高生长量最高；55 a后，厚层土蒙古栎树高生长量最高(图3A)。

不同坡度蒙古栎生长存在较明显的差异(图3B)，15 a之前，平缓坡的蒙古栎树高生长量相对较低，但20 a后迅速增加并高于斜坡和陡坡；不同坡度蒙古栎树高生长量于90 a时趋于一致。

上坡位和下坡位蒙古栎树高生长量于15 a之前基本一致，且均低于中坡位；上坡位和下坡位的树高生长量在20～30 a一致，均高于中坡位；30～85 a上坡位的树高生长量最高(图3C)。

不同坡向的蒙古栎树高生长量于20 a前基本一致；而树高生长量在20～70 a的半阴半阳坡最低，而阳坡与阴坡一致；70 a之后，阳坡高生长量最大，半阴半阳坡与阴坡没有差异(图3D)。

图3 不同立地条件蒙古栎天然次生林树高生长曲线

3.4 蒙古栎适生立地条件的确定及立地类型组的划分

坡度、坡位、坡向以及土壤A层厚度是影响蒙古栎天然次生林生长的主要立地因子。以坡度为主导因子对立地类型组进行划分，坡向、坡位及土层厚度作为划分立地类型的依据，可划分为3个立地类型组，40个立地类型(表3)。

表3 蒙古栎天然次生林立地类型划分

4 结 论

本研究以辽宁东部山区天然蒙古栎次生林为研究对象，建立了蒙古栎优势木树高、胸径与立地因子间的相关模型，并确定坡度为划分蒙古栎天然次生林立地类型的主导因子。根据不同立地条件的蒙古栎解析木进行树高与年龄关系的拟合，将50 a定为蒙古栎天然次生林的指数年龄。通过不同立地因子指数年龄时蒙古栎生长状况对比分析，确定15°以下的平缓坡、下坡位、阳坡以及土壤A层较厚的立地条件适宜蒙古栎生长。符合蒙古栎为喜光、深根性的生物学特性[8]。在众多立地因子中，坡度为主导因子，坡位、坡向以及土壤A层厚度为次要因子，将辽东地区蒙古栎天然次生林划分为3个立地类型组，40个立地类型。上述研究结果为辽东山区天然蒙古栎次生林的合理经营提供理论依据和技术支撑。