地形因子对水曲柳中龄林生物量分配的影响

地形因子对水曲柳中龄林生物量分配的影响

frabi柳树是中国东北林区的稀有树种，可以明确地阐明种植与栽培环境之间的关系，具有重要的经济和生态意义。选择适宜的立地是培育速生、丰产和优质人工林的重要前提,因此,有关立地条件与水曲柳人工林生长之间的研究,得到了较多的关注。由于受生长环境以及分布区的限制,国外对水曲柳的研究大多集中在日本和韩国尽管针对水曲柳适生立地以及相关领域开展了较多研究,但仍然有些问题有待明确。以往研究中,林分均处于幼龄林阶段,随着林木个体生长发育的进行,林分的生长状况如何与立地条件发生作用并不清楚。此外,过去的研究主要针对林木地上部分生长状况开展,而对地下生长状况关注较少。为此,本文以黑龙江省帽儿山地区水曲柳中龄(21年生)人工纯林为例,研究了不同坡向、坡位对水曲柳人工林地上和地下部分生长以及生物量分配的影响,通过结合以往的研究,旨在揭示不同生长发育时期影响水曲柳人工林生长和生物量分配的主要立地因子,为水曲柳适宜造林地的选择提供参考。1材料和方法1.1苏集山水势区域研究地点位于东北林业大学帽儿山实验林场尖砬沟森林培育实验站(127°30′~127°34′E,45°21′~45°25′N),属温带大陆性季风气候区。该地年均气温2.8℃,1月平均温度-19.6℃,7月平均温度20.9℃。年平均降水量723mm,年平均蒸发量1094mm。无霜期120~140d,≥10℃的积温2526℃。土壤为典型暗棕壤,土层厚度约为40cm。1.2学习方法1.2.1幼林抚育处理研究林分为1986年营造的水曲柳人工纯林(2年生苗),株行距为1.5m×2.0m,幼林抚育3年后,再无抚育处理。本实验区水曲柳人工林主要分布于沟谷东西两侧山坡上,于2007年10月中旬,分别在东、西坡向上(坡度15°左右),各选取3条带状水曲柳纯林,在带内的坡上和坡下各选取1块样地(面积约600m1.2.2干预分析与生物量估算生物量的估算采用2004年8月相同林地内的树干解析数据1.3坡向、坡位对林分生长的影响对每木调查的胸径、树高等数据,计算平均值和标准差;通过胸径与地上或地下生物量的异速生长方程(表1),结合样地面积与株数,估计林分水平地上和地下生物量;采用双因素方差分析的方法,检验坡向、坡位对林分平均胸径和优势树高的影响。所有运算均采用SPSS13.0forWindows完成。2结果与分析2.1坡向和坡位对林木径级分布的影响无论坡上还是坡下,东向坡林分的平均胸径、优势木平均高均小于西向。同一坡向上,坡下林分平均胸径和优势木平均高在西向坡上均大于坡上,但相对差异较小(均<5%),然而东向坡则以坡上林分生长相对较好,其中胸径相差11.3%,优势树高相差14.2%。由表2可以看出,坡向和坡位对林木径级分布有明显影响。不同坡向比较发现,同为坡上,生长在西向坡的林分小径木(2cm径阶)所占比例为18.7%,明显高于东向(9.7%),而两个坡向上的中径阶(4~10cm)、大径阶(>12cm)林木株数比较接近;而在坡下,西向坡小径木所占比例明显少于东向坡。相同坡向上,坡位对林木径级分布比例的影响不同。西向坡,坡上2cm和4cm径级比例高于坡下,但中、大径级比例低于坡下;而东向坡林木在坡上、坡下的生长情况与西向相反,坡上小径木比例较小,而中、大径木比例较大。2.2坡向和坡位对水曲柳生物量分配的影响从表3可以看出,坡向和坡位对水曲柳林分地上、地下生物量均有影响。东向坡和西向坡相比,二者在坡上的地上或地下生物量上相差都很小(均<5.0%),而在坡下,西向坡都明显高于东向坡,地上生物量相差32.6%,地下生物量相差40.0%。地上与地下生物量分配在不同坡向和坡位存在差异,且受坡向影响较大。东向坡水曲柳林分地上与地下生物量之比在坡上、坡下都明显高于西向,分别相差3.1%和13.2%;而坡位之间的差异相对较小,其中东向坡林分地上与地下生物量之比在坡下比坡上高5.9%,但是西向坡呈相反趋势相差3.7%。坡向和坡位对水曲柳林分总生物量也有影响。相同坡位,西向坡林分地上与地下生物量之和均高于东向坡,尤其在坡下差异大(平均差异为34%);不同坡位上,西向坡总生物量以坡下较大(平均相差9.8%),东向坡则相反,平均差异为20%左右。2.3坡位和坡位对水曲柳胸径生长的影响由表4可知,坡向对水曲柳林分树高生长有显著影响(P<0.05),而对水曲柳胸径生长影响不显著;但是坡位对水曲柳林分高和胸径生长均没有显著影响(P>0.05)。如果把优势木平均高作为立地质量评价的指标,对于水曲柳中龄林林分,坡向是比坡位影响立地质量评价更加重要的指标。3讨论3.1坡度和坡度对水曲柳中龄林生长的影响从坡向看,西向坡水曲柳林分生长好于东向坡,因西向坡环境更接近阴坡,故本结果与范志强等以往研究发现,本地区有较明显的逆温现象3.2坡向作用在正行矿物质生活中的应用在本研究中,不同坡向与坡位条件下,林分地上生物量占总生物量的比例变化范围为79.1%(西向坡下)~81.0%(东向坡下),这比温带森林和北方森林地上生物量所占的比例(73%~79%)稍高本研究表明坡向对总生物量和地上、地下组分的影响均较大,这与其他研究一致,尽管方差分析表明坡向的作用并不显著。刘增文等虽然林分地上、地下生物量在不同坡向差异较大,但是,坡向和坡位对水曲柳生物量分配的影响相对较小,只有将坡下林分进行比较时,西向坡地上与地下生物量之比才明显低于东向坡(相差约10%)。可能的原因在于,在个体水平上,与胸径大的林木相比,胸径越小的林木,越倾向于向地上分配更多的生物量。例如,依据表1中的回归关系,直径4cm树木个体地上与地下生物量的比值为4.77,而直径10cm个体的对应值为3.48。从表2可以看出,在西向坡,坡下林分具有较高的粗直径个体的比例(>12%),而东向坡下则以小直径树木个体占绝对多数,如4cm径阶占了43.6%,这些结果表明径级分布比例对林分水平上生物量分配格局有重要的影响。4坡向和坡向对林分生长和生物量分配的影响坡向和坡位对水曲柳中龄林林分的生长有重要影响。坡向对林分平均胸径和优势树高的影响要大于坡位,且坡向对优势树高有显著的影响(P<0.05)。总体而言,西向坡林分生长状况好于东向坡,而且坡下与坡上林分生长状况的优劣,强烈地受到坡向的影响。在林分水平上,总生物量和地上、地