遼東山區闊葉紅松林擇伐后林分蓄積生長研究

羅家新

(本溪市森林資源調查規劃設計室，遼寧 本溪 117000)

根據樹木生長的不同階段，樹高、胸徑、材積等生長量指標均會表現與林齡相對應的變化規律，結合樹木不同生長階段表現出的規律，可以對未來進行長期的預測。通過擇伐后保留林分的情況建立樹高、胸徑和材積生長量模型，這種生長模型預測可以為林業生產提供合理的森林經營管理措施和規劃，達到培育速生、豐產和優質林木的目的，為森林資源可持續發展提供可靠數據支撐[1]。

闊葉紅松林是中國東北東部山區的地帶性森林植被，是溫帶針闊混交林的典型代表，和全球同緯度地區的森林相比，以其建群種獨特、物種多樣性豐富及含有較多的亞熱帶成分而著稱[2]。為了迅速恢復闊葉紅松林資源,我省部分國營(集體)林場在次生林采伐跡地上,通過人工營造紅松(Pinuskoraiensis) 、栽針保闊、幼撫留樹等措施,培育了大面積的人工闊葉紅松林[3,4]。本研究選用本溪市生態林總場臥龍林場內50余株闊葉紅松林內的解析木生長數據，并結合實踐經驗和前人研究成果，描述闊葉紅松林內20a內的生長過程。在此基礎上嘗試用常用的樹木理論和經驗生長模型來擬合林木的生長過程，從而實現闊葉紅松林生長過程的準確預測，為科學的研究分類經營管理提供理論依據。

1 試驗地概況

研究區位于遼東山區本溪市生態林總場臥龍林場牛心臺工區闊葉紅松林內，屬長白山千山支脈，地貌為石質低山輕度侵蝕，海拔300～450 m,年平均氣溫6～8 ℃，年降水量為800～900 mm，平均日照時數相對較少，年日照時數為2 200～2 400 h，年平均相對濕度在65%左右，平均無霜期110～160 d。全年主導風向為東風，冬季平均風速為2.6 m·s-1，夏季平均風速為2.4 m·s-1。土壤多為山地棕色森林土，土層厚度25～40 cm，山體坡度為12 °～30 °，土壤pH值為5.5～6.5。主要樹種為紅松、云杉(PiceaasperataMast.)、冷杉(AbiesfabriMast.Craib)、椴樹(TiliatuanSzyszyl)、色木(AcermonoMaxim.)等。灌木層為榛子(CorylusmandshuricaMaxim.)、胡枝子(Lespedezabicolor)、山里紅(Crataegus)、忍冬(Loniccraaponica)等[5]。

2 研究方法

2.1 解析木的選取

在試驗地內共設置5 塊標準地。 在標準地內進行每木檢尺，按徑階統計分組，分組后按等斷面積分級標準木法將林木按大小分為5級。 然后分別計算各徑級的平均直徑及平均高，并以此為標準選擇與林分平均直徑(D)和平均高(H)相接近(一般要求相差在±5%以下)且干形中等、樹干無分叉的林木作為解析木。 每塊標準地共選擇解析木 10 株，共計 50 株[4]。

2.2 保留木生長量的測量

試驗地為天然次生林 1975 年擇伐后冠下人工栽植紅松形成的闊葉紅松混交林。1993 年春進行一次生長撫育,并進行定位觀測。 試驗區總面積4.2 hm2,西南坡,坡度20,樹種組成為5紅2云2冷1椴+色(不計小徑木),林齡40 a。2013年對試驗地內的樹木進行再次調查，調查試驗地內闊葉樹的種類、株數,通過每木檢尺實測闊葉紅松林內樹木的胸徑、樹高,通過計算得出的各年樹木的生長量；收集樣地的常年觀測資料。

3 結果與分析

3.1 保留林分與生長量的數學模型

根據擇伐跡地保留林木的生長規律和林木保存率的變化規律，可以對山坡中部闊葉紅松林，擇伐后20a期間保留林分的生長建立初步的數學模型。由于伐后保留林分的實際材積總生長量是各個樹種保留木實際材積生長量的總和，因此，伐后某一時期保留林分的實際材積總生長量是：

式中：V實—伐后某一期間保留林分實際材積總生長量；Sid—采伐時某一胸徑某一樹種保留木的株數；Hid—采伐時某一胸徑某一樹種的保留木經擇伐后若干年的林木保存系數；Vid—采伐時某一胸徑某一樹種的立木材積；V留—采伐時保留林分的蓄積；i—保留林木的樹種編號順序，1,2，…n。紅松為1，云杉為2，冷杉為3，椴樹為4，色木為5…；d—采伐當時保留木胸徑12,13，…m。

表1 擇伐后20年保留林分不同胸徑林木材積估算結果

樹種編號胸徑d/cm121620242832合計紅松S1d-10520252080V1d-0．650．851．081．341．68H1d-0．850．860．880．890．89S1dV1dH1d-5．543．6718．9729．7820．9787．94云杉S2d55101015-45V2d0．600．750．961．211．51-H2d0．730．750．750．750．75-S2dV2dH2d2．192．817．207．2016．99-38．27冷杉S3d402015---75V3d0．440．660．94---H3d0．730．710．69---S3dV3dH3d12．859．379．73---31．95椴樹S4d5510515545V4d0．290．400．540．710．921．15H4d0．840．860．870．880．890．90S4dV4dH4d1．221．724．703．1212．285．1828．22色木S5d5-55--15V5d0．18-0．470．67--H5d0．86-0．850．83--S5dV5dH5d0．77-2．002．78--5．55總和∑∑Sid260∑∑SidVidHid191．93

3.2 數學模型與實際生長量的驗證

以遼東山區立地條件較好的斜坡闊葉紅松林為研究對象，估算其伐后20 a的林分蓄積，實際材積總生長量及其組成的變化情況。該林分伐后的保留林分組成5紅2云3椴1冷+色，保留林分蓄積為91.1 m3,其單位面積林木株數按徑級的分配及20 a后林分蓄積量和生長量的估算結果見表1。

估算的結果與實際調查的結果是相吻合的，依據采育結合的原則，伐后保留100 m3·hm-2左右的林分蓄積，20 a后林分的蓄積量將增長約一倍，材積年生長量約為5 m3·hm-2,年平均材積生長率約為5.5%，林分組成中速生的冷杉有所增長，這也再一次說明采育擇伐對于闊葉紅松林是具有廣闊前景的。

V實=191.93-91.10=100.83 m3·hm-2

材積生長量=100.83÷20=5.04 m3·hm-2·a-1

年平均材積生長率=5.04 ÷91.1=5.5%

4 結論

以遼東山區立地條件較好的斜坡闊葉紅松林為研究對象，估算其伐后20 a的林分蓄積，研究實際材積總生長量及其組成的變化情況。本研究所用紅松的解析木均為40 a左右，為了進一步研究紅松生長規律，也需要不同林齡的生長量的數據，希望在未來的研究中有所完善。

[1] 黃鑫春.遼東落葉松人工林生長規律研究[J].西南林業大學學報,2016,36(1):79-83

[2] 劉錦波,殷鳴放,王立成,等.不同間伐強度對日本落葉松復層林下針葉樹種生長的影響[J].西南林業大學學報,2017,37(1)：164-169

[3] 中國科學院林業土壤研究所.紅松林[M].北京：農業出版社,1980：215-228

[4] 張春鋒,殷鳴放,孔祥文,等.不同間伐強度對人工闊葉紅松林生長的影響[J].遼寧林業科技,2007，33(1)：12-15,27

[5] 劉錦波.不同光照強度對4種針葉幼樹生長的影響[J].林業科技,2016，41(3)：17-19

[6] 劉勝利,劉樹仁,段秀梅.不同經營措施對次生林冠下紅松樹高生長的影響[J].遼寧林業科技,2014,41(3):18-22