2種密度下樟子松單株生物量和生長量的比較

韓輝，張柏習(xí)，孫海紅，劉曉峰，于致龍

（1.遼寧省固沙造林研究所，遼寧 阜新 123000；2.阜新市林業(yè)局，遼寧 阜新 123000；3.遼寧省青山保護局，遼寧 沈陽 110036）

樟子松（Pinussylvestrisvar.mongolica）天然分布于我國大興安嶺和呼倫貝爾草原，1955年遼寧省固沙造林研究所與中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所共同在章古臺進行樟子松治沙造林試驗成功以來，因其具有較強的抗旱性和良好的速生性，成為我國三北地區(qū)主要的造林樹種之一。自1991年在章古臺較大林齡樟子松人工林出現(xiàn)衰弱死亡[1－3]現(xiàn)象以來，對樟子松人工林適宜密度的探討成為了研究熱點[4－9]，比較一致的結(jié)論認為丘間低地的林分長勢好于沙丘頂部的林分，密度小的林分生長勢好于密度大的林分，密度宜疏不宜密。本文試對不同密度林分內(nèi)林木單株生物量、生長量及林下植被做以調(diào)查，探索樟子松人工林經(jīng)營的密度問題。

1 試驗地概況和研究方法

1.1 試驗地概況

該項研究在遼寧省固沙造林研究所章古臺實驗林場進行，該實驗林場位于科爾沁沙地東南緣，地理位置42°43′N，122°22′E，年均氣溫6.3℃，全年無霜期150～160d，年均降水量475.5mm，60%～70%集中在6—8月，年蒸發(fā)量1 553.2mm，約為降水量的3.27倍。該區(qū)土壤以風(fēng)沙土為主，沙土顆粒均勻，沙層厚度126～128m，沙層的顏色和機械粒徑成層更迭分布，變化比較明顯，沙土瘠薄，有機質(zhì)含量較低，一般為0.3～0.99g·kg－1。主要代表性植物有色木槭（Acermono）、山里紅（Crataegus pinnatifidavar.major）、白榆（Ulmuspumila）、大果榆（Ulmusmacrocarpa）、山杏（Armeniacasibirica）、胡枝子（Lespedezabicolor）、差巴嘎蒿（Artemisiahalodendron）、中 華 隱 子 草 （Cleistogenes chinensis）等。

1.2 研究方法

在實驗林場三家子工區(qū)選擇林齡一致，密度分別為404株·hm－2和810株·hm－2林地作為調(diào)查樣地，兩塊樣地距離100m，這2種林分都是由1 420株·hm－2的林分在2000年年底采取不同的間伐強度措施而來，并于當(dāng)年封育至今。分別在2個林分內(nèi)設(shè)置25m×40m標準地（表1），標準地內(nèi)每木檢尺，選出平均木作為解析木，用解析木法調(diào)查林木單株生物量。用樣方法調(diào)查草本和灌木。2006年開始每年秋季調(diào)查胸徑生長量。

表1 樟子松試驗地基本情況

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的處理采用Excel 2003進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 樟子松單株生物量比較

表2 2種密度下樟子松單株生物量比較

404株·hm－2林分單株林木各部位即1年生針葉、2年生針葉、3年生針葉、枝、樹干、樹根、全株樹的干質(zhì)量分別為810株·hm－2林分單株林木對應(yīng) 部 位 的163%、221%、289%、183%、147%、176%、163%（表2），說明減小林分密度能顯著增加單株個體的生物量。

2.2 根系生長比較

根系調(diào)查時，以樹干的根部為中心，調(diào)查半徑為1.0m、深度為1.5m內(nèi)的根系。調(diào)查發(fā)現(xiàn)：試驗地1內(nèi)單株具有粗大水平根9條，根頸部水平根直徑范圍為3.4～10.7cm，距根頸部1.0m遠水平根直徑范圍為1.9～4.9cm，有5條垂直根從4條粗大的水平根上向下生長，垂直根貼近水平根處直徑范圍為3.0～4.2cm，向下1.0m處直徑范圍為1.1～1.5cm；試驗地2內(nèi)單株具有粗大水平根6條，根頸部直徑范圍為3.6～7.5cm，距根頸部1.0m遠水平根直徑范圍為1.8～3.1cm，觀測到根頸部另外有細小水平根11條，細小水平根貼近根頸處直徑為2.0～2.5cm，1m遠處直徑為0.8～1.2cm，有1條主根，主根距地面以下0.45m處直徑為6.5cm，距地面1.0m深處直徑為4.7cm。兩試驗地內(nèi)的樟子松水平根多生長在地面以下10～50cm內(nèi)。相比較而言，試驗地1內(nèi)粗大水平根數(shù)量多、粗壯程度好，試驗地1無主根，試驗地2有垂直主根。調(diào)查發(fā)現(xiàn)兩地塊土壤質(zhì)地有差別，這應(yīng)是有無垂直主根的原因，這里不做研究。

2.3 輪枝生長比較

以生長在主干上的年份為結(jié)點進行統(tǒng)計，從2011年生長的輪枝開始調(diào)查，調(diào)查每一層輪枝的活枝數(shù)量、死枝數(shù)量、輪枝長度（表3）。

表3 2種密度下樟子松單株輪枝生長比較

試驗地1內(nèi)單株活輪枝數(shù)量81個，死輪枝數(shù)量0個，輪枝加權(quán)平均長度121cm，試驗地2內(nèi)單株活輪枝數(shù)量51個，死輪枝數(shù)量17個，輪枝加權(quán)平均長度97cm。發(fā)現(xiàn)試驗地2的林木輪枝有從最下層向上逐層死亡的現(xiàn)象發(fā)生，試驗地1未見此現(xiàn)象。2000—2002年降水量分別為377.1、311.4和289.6 mm，遠遠低于年均值475.5mm，810株·hm－2林分在這幾年里輪枝的生長狀況很弱，并且該層輪枝在隨后的幾年里很快就死掉了，只在主干上留下了小木樁，而404株·hm－2林分該層次輪枝的生長狀況很健康。從輪枝生活力、數(shù)量、長度綜合比較，在極端干旱年份里（2007、2009年）或持續(xù)干旱的年份里（2000—2002年）404株·hm－2林分的輪枝生長勢好于810株·hm－2林分。

2.4 胸徑生長比較

圖1 2種密度下樟子松胸徑生長比較

從圖1可以看出，間伐6年后，胸徑總生長量試驗地1逐年高于試驗地2，連年生長量試驗地1一直高于試驗地2。間伐14年后，平均胸徑試驗地1比試驗地2高10.7%。調(diào)查發(fā)現(xiàn)試驗地2里有林木單株死亡現(xiàn)象和個別單株胸徑生長量嚴重滯長的現(xiàn)象，試驗地1里未發(fā)現(xiàn)此類現(xiàn)象。這可為樟子松人工林在不同林齡時段的間伐強度提供有利參考。

2.5 林下草本比較

2011年9月調(diào)查林分草本生物量，分為地上部分和地下部分，地下部分為地下0～20cm以內(nèi)，見表4。從林下枯枝落葉層厚度、草本生物量比較，試驗地1均高于試驗地2。由于試驗地1密度小，草本優(yōu)勢度高，草本蓋度高于試驗地2，但在草本種類、灌木蓋度、灌木種類方面試驗地2高于試驗地1。

表4 2種密度下草本生物量及林下植被比較

3 結(jié)論與討論

樟子松404株·hm－2林分的單株生物量干重、根系粗壯程度、輪枝生長量高于810株·hm－2林分，間伐14年后，胸徑生長量前者比后者高10.7%，草本蓋度前者高于后者，草本種類、灌木種類前者低于后者。

間伐前1 420株·hm－2林分內(nèi)很難見到胡枝子、鼠李等灌木，草本也很少，采取不同間伐強度后，在最初幾年里密度小的林分內(nèi)草本生長勢、蓋度遠遠好于密度大的林分，密度大的林分也只是在近幾年出現(xiàn)較多的草本和灌木，這可能是林內(nèi)出現(xiàn)衰弱林木后透光好的結(jié)果。實踐證明要想使樟子松人工林經(jīng)營成喬灌草的近自然景觀應(yīng)該采取減小林分密度和減少人為破壞的保護措施。

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