半干旱石質山區不同類型側柏人工林生長模擬分析

崔秋芳，程倩，楊喜田

(1.河南牧業經濟學院，河南 鄭州 450046; 2河南農業大學，河南 鄭州 450046)

側柏(PlatycladusorientalisL.)是我國重要的荒山綠化樹種之一，但用幼苗營造純林存活率較低。選擇針闊樹種混交，對提高側柏成活率，改善生態功能具有重要的意義。我省小浪底庫區位于南太行石質山區，植被稀少，雖經幾次側柏造林，但其成活率均較低。為解決這一問題，采取和當地鄉土樹種山毛桃(Prunusdavidiana)混交造林，極大提高了成活率。目前，張子強[1]研究了北京落葉松人工林全林分的生長模型，段劼[2]等依據3種因子(林木生長、立地條件和林木競爭)建立了胸徑生長模型；陳英等[3]通過建立北京地區側柏的胸徑和樹高生長模型，分析其生長過程；闕小黎[4]研究得出坡位對閩楠人工林的樹高、胸徑和材積具有顯著影響；廖美振[5]通過對杉木的胸徑和樹高生長模擬，認為紅心杉是前期速生樹種。而關于半干旱石質山區針闊混交林中針葉樹種的樹高和胸徑生長模擬的研究還少有報道。本文開展了以側柏純林為對照，側柏+山毛桃人工混交林為研究對象，采用標準木法，根據建立的側柏樹高和胸徑的生長模型，進一步探討針闊混交對側柏生長的影響，為半干旱石質山區荒山綠化提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

研究區位于河南省濟源市附近的南太行山區，地理坐標為34′57″ N，112′20″E，海拔350～700 m[6]。屬于暖溫帶大陸性季風氣候，春冬干燥，雨水少，夏秋降雨量大；土壤瘠薄，有大量石礫，主要為山地褐土，土壤結構不良[7]。

1.2 試驗方法

以2003—2004年營造的側柏+山毛桃實生苗人工混交林為研究對象，以同年栽植的側柏純林為對照。于2014年7月，在2種林分中分別選取3個6 m×6 m標準樣地，在每塊標準樣地中按照九宮格模式設置9個2 m×2 m的小樣方[6]。在每個小樣方中分別選取1株側柏作為標準木，測定其樹高(H)及胸徑(D1.3)；其余年份數據主要依據2004—2012年近9年來測定的數據；側柏純林樹高范圍為0.25～1.42 m，胸徑范圍為0.08～0.93 cm；側柏混交林樹高范圍為0.25～3.93 m，胸徑范圍為0.08～3.96 cm。采用Richards模型對樹高(H)和Gompertz模型對側柏胸徑(D1.3)與樹齡(t)之間建立模型，并篩選出適合本試驗的純林側柏樹高生長模型：

H=9.422(1-0.997×e-0.014 t)0.925，(R2=0.984)

胸徑生長模型D1.3=2.039×e-3.536 e-0.277 t(R2=0.984 6)；

混交林側柏樹高生長模型：H=10.639(1-1.038×e-0.053 t)0.964(R2=0.991)，

胸徑生長模型D=12.930×e-3.546e-0.113 t(R2=0.995)[6]。

1.3 數據處理

采用SPSS19. 0軟件對試驗數據進行處理分析，用Origin7.5繪圖。

2 結果與分析

2.1 側柏樹高生長過程

圖1 側柏樹高總生長量的變化

從圖1可以看出,樹高總生長量隨著樹齡的增加而增大。純林中的側柏樹高總生長量整體偏?。换旖涣种袀劝氐臉涓呖偵L量明顯大于純林，在預估的40年內都保持較高的生長量。

幼齡林期，側柏樹高平均生長量均隨林齡的增加，呈現先增加后減小的趨勢，兩種林分在前10年的平均生長量增長速度快，在第10年時達到生長高峰；10年后，混交林的高年均生長量呈明顯下降趨勢，純林則相對緩和(見圖2)。

圖2 側柏樹高平均生長量的變化

2.2 側柏胸徑生長過程

圖3中，在造林前15年，純林的側柏胸徑增長速度較快，之后幾乎保持不變；在預測的40年內，混交林中側柏的胸徑每年都會增加，最大直徑可達12.44 cm。

圖3 側柏胸徑總生長量的變化

0

圖4顯示，在2種林分中，純林的平均生長量在第6年時達最大值(0.174 cm)；混交林的側柏胸徑平均增長速度均隨著樹齡的增加呈近拋物線分布，在第15年時達最大值(值為0.449 cm)。

3 結論與討論

根據側柏標準木的樹高和胸徑生長模型模擬分析，混交林中側柏的株高和胸徑均大于側柏純林。在前40年內，純林和混交林林分中側柏的樹高總生長量以及混交林的胸徑總生長量均保持增長，而純林中側柏胸徑總生長量在15年后趨于穩定；純林和混交林側柏樹高平均生長在10年后都趨于緩慢，混交林的胸徑平均生長在15年后趨于緩慢，純林則在6年后生長趨緩。可能原因，一是本試驗區域土層淺薄，石質土壤缺乏養分，環境惡劣不利于側柏生長；二是混交的山毛桃是速生樹種，生長迅速，枝葉繁茂，增加林分郁閉度，另外山毛桃根系發達，和側柏競爭激烈進而抑制其生長。

綜上所述，造林初期，山毛桃和側柏混交能夠促進側柏的生長；在混交林中，隨著林齡的增長，結合林分冠層結構、根系等因子，考慮抑制側柏生長的主要因素是空間競爭和養分競爭，此時，采取適當的人工撫育間伐，更利于側柏的生長發育。