红皮云杉人工林生长规律的研究

肖 锐,杨 凯,张文达,周志军

(黑龙江省林业科学研究所，黑龙江 哈尔滨 150081)

红皮云杉(PiceaKoraiensisNakai)是我国东北林区珍贵的乡土树种之一，在东北林区针叶树种(红松、落叶松、樟子松、云杉、冷杉)用材林资源中占据较大比例。为了加速后备森林资源培育，做到森林资源的永续利用，黑龙江省绥棱林业局等单位早在1956年起就开始了红皮云杉人工林的营造林工作，从红皮云杉自身的生物学特性来看，它在耐低温、耐水湿、耐干旱、耐瘠薄环境条件方面明显优于红松或杨树，表现为在造林后其成活率和保存率高于其它树种。随着国家林业行业标准“红皮云杉速生丰产林技术”的颁布与实施，在适于红皮云杉生长的辽宁、吉林、黑龙江和内蒙东部林区都对发展红皮云杉人工林给予高度重视，将营造红皮云杉做为重点发展的速生用材树种。因此，依据红皮云杉培育技术标准的内容，按照实施细则，科学地培育高质量红皮云杉用材林，从立地选择、良种选择、栽植、幼林抚育、密度控制、间伐抚育、优化经营模式入手，采取科学合理的经营措施，发挥林地最大生产潜力，使森林资源培育做到科学规划，有序发展。

1 资料来源与研究方法

1.1 资料的来源

项目研究的原始材料来源于国家“十五”科技攻关项目“红皮云杉良种选育与培育技术研究”、黑龙江省自然科学基金项目“红皮云杉人工林生长规律研究”和中央财政推广项目“红皮云杉人工林定向培育技术推广示范”，项目在黑龙江省绥棱、通北、美溪、南岔、带岭、桦南、东京城等红皮云杉人工林分布区，按不同立地类型分别设置样地，包含临时样地和固定样地160块，每个临时样地面积0.06hm2，固定样地0.1hm2。

1.2 研究方法

1)按不同立地类型设置样地，按立地类型调查立地因子、测树因子、植被，土壤和水分动态。

2)采用理查德模型与数量化等方法，建立红皮云杉生长模型和筛选主导立地因子进行立地分类，编制主要立地类型表及立地类型生长曲线。

2 结果与分析

2.1 红皮云杉人工林的生长过程

2.1.1 树高生长

红皮云杉苗期和造林初期生长缓慢，但后期生长加速。造林后树高生长加速的时间与立地质量密切相关。红皮云杉幼苗期，树高生长缓慢，植苗后5年(加苗龄为9年)，平均高70～80cm，这个阶段是与杂草混生阶段，为幼林抚育的关键时期；更新造林后10年(加苗龄为14年)平均树高为2.4m左右，是与灌木混生阶段，为透光抚育的最佳时机，更新造林后15年(加苗龄为19年)平均树高达4m左右，超过了灌木层而与阔叶树混生，这个时期应该陆续开始生长抚育，促进幼林加速生长。

2.1.2 胸高直径生长

红皮云杉人工林达到胸高直径的年龄因立地条件、经营措施而异。在正常抚育条件下，平均标准木达到胸高直径的年龄：Ⅰ立地级为10年；Ⅱ立地级为12年；Ⅲ立地级为15年。26年生红皮云杉人工林平均标准木的胸高直径：Ⅰ立地级为9.05cm；Ⅱ立地级为7.9cm；Ⅲ立地级为6.6cm。26年生红皮云杉人工林平均胸高直径连年生长量在0.5～0.6cm。

2.1.3 材积生长

通过分析不同树龄解析木可以看出，每株中的各个龄阶分开来看，得出不同龄阶的胸径、树高和材积生长量平均值，对树龄31年的生长过程分析，在幼苗期云杉生长十分缓慢，1-5年为慢生期，但在6-8年后，其生长加速。一般树龄10年以后为速生期，树高生长迅速增加，连年生长量可达40～50cm，红皮云杉人工林幼年在树龄10年左右才出现胸径，材积生长量10年前较缓慢，15-20年开始渐增，其后生长速度增快。

2.2 人工林生长与立地环境因子

红皮云杉人工林的树木生长与立地环境密切相关，在不同的立地条件下红皮云杉的树木生长有显著差异。综合分析来看，光照、温度与立地条件关系十分密切，因为坡度和坡向的差别，导致温度、光照和土壤的水分的不同。土壤能够综合反映各个因子的影响作用。

利用立地因子与红皮云杉林分优势高的数量化分析，确定坡位、坡向、坡度、土层厚、土类5个因子作为立地划分依据(表1)。

表1 立地因子等级与级距Tab.1 Site Factor Grade and Grade Distance

各因子的偏相关系数，根据数量化理论Ⅰ计算结果：偏相关系数，X(坡向)=0.4562326, X(坡度)=0.1532119,X(土层厚)=0.6036323,X(坡位)=0.5653483,X(土类)=0.3234732。综合来看：影响主要因子依次为土层厚度>坡度>坡向>坡位 ，从中可以看出红皮云杉在土层深厚的暗棕壤，阳坡最为适宜。

2.3 立地类型划分

通过立地类型划分，进行分类经营可以有效发挥和利用林地的潜力，是一种集约度较高的森林经营方式，经营方式顺序：培育目标-立地类型-培育-林种-径级-主伐。

对红皮云杉分布区划分的基础上，按立地类型组和立地类型进行立地类型的两级划分：其分类系统如下：

1)山顶立地类型组。立地类型：山薄层土、山顶中层土。

2)陡坡立地类型组。立地类型：陡坡薄层土、陡坡薄层土。

3)斜坡立地类型组。立地类型：阴向斜坡厚层土、阴向斜坡中层土、阴向斜坡薄层土、阳向斜坡中层土、阳向斜坡薄层土。

4)平缓坡立地类型组。立地类型、平缓坡厚层土、平缓坡中层土、平缓坡薄层土。

5)谷地立地类型组。立地类型、谷地草甸土、谷地沼泽土、谷地冲积土、谷地白浆土。

2.4 立地质量评价

红皮云杉生长好坏主要与立地环境密切相关。通过立地质量评价直接明确林木生长与立地质量的关系，为预测红皮云杉生长和收获，采取合理经营措施提供依据。

2.4.1 评价的方法

1)环境因子和土壤因子。建立立地因子与生产力相关的模型，定量的不同立地类型。

2)林分优势高。方便操作，简单易行，与林分密度无关，能够精准评价不同立地类型。

2.4.2 立地类型生长分析

本项研究采用林分优势高方法对不同立地类型进行质量评价。

1)立地类型地位指数表。立地类型地位指数的编制是以30年树龄为标准年，在各产区内将主要立地类型优势高生长用理查德方程进行拟合，选择对红皮云杉优势平均高生长拟合精度高，其相关系数均达到0.9以上(表2)。

表2 红皮云杉产区主要立地类型模型参数Tab.2 Model Parameters of Main Site Types in Picea Koraiensis Nakai Producing Areas

2)立地类型生长过程表

林分生长过程表按立地类型编制。将拟合的立地类型生长参数代入理查德方程，它能够准确反映出在不受环境干扰的生长条件下，主要测树因子(树高、胸径、材积等)随着年龄的变化而随之变化的数值。林分生长过程表按立地类型编制。林分优势高生长过程则是依据各立地类型地位指数而定。可以编制出不同立地类型在不同年龄的树高生长过程，编制各产区主要立地类型生长过程表。

2.5 生长与林分密度的关系

红皮云杉人工林生长与林分密度有一定的关系，林分密度调整需要通过多次修枝、生长抚育、疏伐及其它经营管理措施逐步达到。

2.5.1 密度与树高生长

疏伐试验结果表明，密度对树高生长的影响不显著。

2.5.2 胸高直径生长

疏伐试验结果表明， 密度对胸高直径生长的影响显著。胸高直径生长量随林分密度的减小而增加。

2.5.3 人工林经营密度

红皮云杉冠幅较大，耐荫性又较强，树冠间虽有较大重叠对生长影响不大，这为保持较大密度创造条件。在理论密度时树冠互相密接，基本不重迭，随着树木生长，重迭度逐渐增加，既充分利用林地，又不影响林木生长。但是立地条件、管理水平不同其适宜密度也不同。为此各径阶应有个变动区间。表3是根据胸高直径-冠幅的相关规律为依据，编制的红皮云杉人工林经营密度表(表3)。

表3 红皮云杉人工林经营密度Tab.3 Management Density of Picea Koraiensis Nakai Plantation 株/hm2

密度表中区间内具体数字可根据立地条件和经营条件确定。土壤肥沃，水分适宜，温度适当，光照充足，即立地条件好的，生长旺盛的林分可取下限，而立地条件差，生长环境不利，经营能力较强的可取上限。

3 结论

1)树高生长在1-5年为慢生长期，6-10年为渐快期，10年以后为速生期，连年生长量可达40～50cm，15年以后连年生长量明显增加，10年前材积生长缓慢，10-15年开始渐增，其后生长速度加快。

2)数量化分析表明，偏相关系数依次为腐殖质层厚>土层厚>坡度>坡向>坡位。立地分类划分为5个立地类型组和15个立地类型。

3)立地质量评价，依据红皮云杉人工林在主要地理区域内建立不同立地类型立地指数开展科学评价，按照其生产力，确定其培育目标和经营方向。

4)用理查德方程对红皮云杉优势平均高生长拟合精度高，其相关系数均达到0.9以上。

5)红皮云杉人工林生长与林分密度有一定的关系，按林分密度的需要，通过多次修枝、生长抚育、疏伐及其它经营管理措施逐步达到。林分密度在一定范围内对树高的影响不太大，而对胸径的影响较大，在密度很低的林分中，林木之间的竞争影响直径生长。

6)红皮云杉冠幅较大，耐荫性又较强，树冠间虽有较大重叠对生长影响不大，这为保持较大密度创造条件。在理论密度时树冠互相密接，基本不重迭，随着树木生长，重迭度逐渐增加，既充分利用林地，又不影响林木生长。但是立地条件、管理水平不同其适宜密度也不同。