华北落叶松人工林经营状况研究

华北落叶松人工林经营状况研究

落叶松是中国北方特有的树种。它是中国北方半湿润地区针叶林的主要树种之一，在木材生产、水源保护和水土保护等方面发挥着重要作用。这项工作的研究成果对中国北方落叶松森林资源的保护、管理和合理利用具有参考价值。本数据来自河北省维森斯塔胡尔水库的机械林场和龙华区的孙佳英林场。1立地条件及林分类型塞罕坝机械林场位于河北省围场县北部,东经116°51′～117°39′,北纬42°02′～42°36′.地势分坝上、坝下两大类.坝上部分是内蒙高原的南缘,海拔1500～1940m,地形开阔平坦.坝下部分属阴山山脉与大兴安岭余脉的交接地带,海拔1018～1500m,连绵群山,此起彼伏,形成接坝山地.坝上、坝下主要有灰色森林土、棕壤、沼泽土、砾石土、草甸土、风沙土6个土壤类型.属大陆性半干旱、半湿润气候.全年平均气温-1.4℃,极端低温-42.8℃,极端高温30℃,≥10℃活动积温1374℃,无霜期60天左右.全年平均降水量450mm.蒸发量1350mm.全年日照2546h.冬春常有西北大风,春末夏初有明显旱季.塞罕坝机械林场是河北省的一个大面积人工用材林基地,华北落叶松人工林经营面积为63万亩,约占有林地面积的72%.年龄构成,主要集中在5～30年间,其中21～30年间的林分占36.4%,5～20年的林分占63.5%.孙家营林场位于河北省隆化县,东经117°43′,北纬41°19′左右.地形为丘陵山地.海拔800～1150m.年平均气温6～7℃,1月均温-16℃,7月均温29℃.全年日照2865h,年平均降水量509mm.生长期130～140天.春秋较干旱.土壤为淋溶褐土至山地棕壤.林内植被及枯落物稀少,人为干扰相对较重.2干、枝、根年年际变化在标准地内每木检尺,各径阶依株数比例选2～5株林木测其树高、冠幅.按等断面积径级法将林木分为3级.每级选标准木1株,另选标准地优势木、平均木各1株.将选定的标准木伐倒,树干按1m或2m长分段,称鲜重.在树干的地表、胸高、冠基和冠中央处各取一生物量样盘,称样盘带皮和去皮鲜重.并将去皮后的样盘留作烘干样,剥下的皮混合留作烘干样.将整棵树的叶子全部摘下,分别称枝和叶鲜重,各取250g混合烘干样.需挖根的树木,挖取其全部树根.按主根、侧根分级,分别称鲜重,取250g混合烘干样.在105℃将样品烘干,计算干重率,推算各组分生物量(干重).在全树混合取0.15～0.20g叶子或混合取100片叶子.用1/100g天平称重,并按长方形计算叶子的单面面积,推算单位重量叶面积.干、枝、根年间净生产量(P式中P笔者根据树干解析的资料,把龄阶定为2年(即t=2),2年前林木胸高处皮厚率近似用调查年份皮厚率估计,即2年前皮厚/2年前去皮胸径=调查年份皮厚/调查年份去皮胸径.依据调查年份每木调查数据和树干解析资料,可建立方程(见表1).表1中:D——调查年份胸径(带皮);d——2年前胸径(带皮);R——相关系数;SEE——回归剩余标准差;CF——校正因子;H最后由生物量方程推算出W生物量方程形式的确定及校正因子的说明请参阅本刊本期《华北落叶松人工林生物量估测方法的探讨》一文.依据各地区单木生物量方程及每木检尺数据用下式推算标准地各组分的生物量(W).坝上、坝下为:隆化为:式中,k为径阶组数,D3林分生物量3.1林分生物量及其分配林分的生物量逐年累增.如表2所示,同一地区,林分各组分生物量及总量均随着年龄的加大而增加.坝上林分总生物量变动于14.36～163.55t/ha,坝下变动于18.80～88.61t/ha.从总生物量的增长量看,以20年生以前增长量最高,在坝上几乎占25年生林分总生物量的83%,在坝下占30年生林分总生物量的82%,20年生以后生物量积累的速度明显降低.从表2又可看出,坝上有一块29年生林分其总生物量达163.55t/ha.该林分较为特殊,面积不大,位于林场苗圃旁,立地条件优越,加上人为集约管理,这么好的林分在当地很少见.林分生物量组成比例随年龄而变化(表3).坝上干材量、根量随年龄的增加其比例上升,枝量、叶量、干皮量随年龄的增加其比例下降.坝下除叶量、干皮量随年龄的加大比例下降(15年生以后叶量比例下降缓慢)外,其余均与坝上的相反.枝量比例随年龄的增加显著上升,干材量比例至15年生以后基本上稳定.而根量所占比例随年龄的变化大致保持在17.4%的水平上.3.2林分生物量总量的比较各地同龄组林分各组分的生物量(见表2)比较如下:(1)15年生以前,坝下以较好的立地条件占据林分总生物量上的优势.20～25年生,因立地质量相近,坝上以较大的密度保持高于坝下的林分总生物量.30年生的林分,生物量总量坝上高于坝下和隆化,原因在于坝上林分的平均胸径、平均树高及上层高(H(2)干材量的变化趋势与林分总生物量的相似.而干皮量、根量分别在15年生、25年生以后,坝上高于坝下.10～25年生的林分,随年龄增加,枝量、叶量始终是坝下大于坝上.30年龄组,隆化的干皮量、枝量、叶量明显低于坝上、坝下.这与林分受人为干扰较重有关.但隆化的根量显著高于其它地区.综合上述,林分生物量的高低主要是由立地条件的好坏所决定的.在立地质量大致相近的情况下,可以通过高密度来维持较大的生物量.依据表2按标准地数量加权平均得到坝上、坝下10～30年生林分各组分生物量的平均值(见表4).3.3林分生物量及胸径的变化密度是林分的重要结构指标,与林分生物量密切相关,调节密度是提高林分生物产量的有效途经之一.因此,有关密度的研究历来受到人们的重视.一般认为,林龄和立地条件相近的林分,林分生物量依密度的加大而增加对于华北落叶松人工林,在林龄、立地条件大致相近的条件下,各地不同龄组其林分总生物量随林分密度的增大而上升的趋势是明显的(见图1).叶生物量也分别随林分密度的加大而增加(见图2).但高密度导致林分平均胸径减少的趋势也是值得营林生产上注意的.4生产力之林4.1林分净生产率的年变化动态华北落叶松人工林的总净生产量,坝上林分(10～25年生)变动于4.25～12.38t/ha.a之间,平均为9.94;坝下林分(10～30年生)变动于6.95～11.92t/ha.a之间,平均为9.91;隆化28年生的林分变动于6.74～8.86t/ha.a之间,平均为7.84.与坝下同龄组同等立地条件的林分比较,隆化(H从表5、图3可看出,在不同的年龄阶段,林分净生产量的积累速度快慢不一.同一立地条件,坝上、坝下都显示出净生产量随年龄的加大而增加.且增加速度较快,20年生左右达到高峰,之后缓慢下降.这表明华北落叶松人工林在20年生左右时具有最高的林分生产力.表5、图3还表明,同龄组,立地指数(SI)越大即立地质量越高,林分总净生产量也越高.此外,需要说明的是,图3中坝上有两条曲线起伏较大,低年龄其林分净生产量显著低下的主要原因在于林分叶面积指数(分别为2.2和2.7)偏低.4.2不同年龄与林分叶净同化率的变化林分中有机物质的积累是依靠叶片光合作用实现的.不同年龄阶段叶的数量及其同化能力直接决定着林分的产量.表5、图4表明,华北落叶松针叶的净同化率因不同年龄阶段而异.在同一立地条件下,叶净同化率随年龄的增加而降低,10～15年生以后显著下降,对于同龄组的林分,立地质量越高,叶的净同化率越低.这表明,在本文涉及的年龄(10～30年生)范围内,立地质量较高或林龄较大的林分由于叶量较多,叶面积指数较大(表5),叶片相互遮挡.树冠中下层的叶片处于较微弱的光照条件下,叶的受光状况已经对其生产效率构成了限制性影响.因此,从叶的生产效率看,在林分10～15年生左右时,适当疏伐是非常必要的,以改善林冠层的受光状况,提高林分叶的净同化能力.在较差的立地上,疏伐时间可适当推迟.5华北落叶松人工林生物量及净资源(1)华北落叶松人工林各组分生物量及总量均随年龄的加大而增加.对于10～30年生的林分,坝上林分总生物量变动于14.36～163.55t/ha之间,平均为58.35.坝下变动于18.80～88.61t/ha之间,平均为62.65.在林分总生物量中,干材、干皮、枝、叶、根分别平均占52.12%、12.87%、13.91%、5.50%、15.60%(坝上)和48.68%、11.44%、16.78%、5.70%、17.40%(坝下).隆化的林分生物总量为104.68t/ha(28年生),各组分生物量所占比例相应为46.46%、7.08%、9.23%、3.19%和34.04%.(2)林分生物量的高低主要是由立地质量所决定的.在林龄、立地条件大致相近的条件下,各地不同龄组其林分总生物量、叶生物量均随林分密度的增大而增加.在较差或中等的立地上可以适当以较高的密度来维持较多的生物量.(3)林分总净生产量坝上(10～25年生)变动于4.25～12.38t/ha.a之间,平均为9.94.坝下(10～30年生)变动于6.95～11.92t/ha.a之间,平均为9.91.隆化(28年生)则相应为6.74～8.86t/ha.a,平均为7.84.华北落叶松人工林在20年生左右时,具有最高的