经营密度对林分生长和干物质积累和桂枝落叶分解的影响

经营密度对林分生长和干物质积累和桂枝落叶分解的影响

天然林是各种生物和环境的产物，相互作用，长期协调发展。这是自然生物资源之一。天然杨桦林是山杨(Populusdavidiana)纯林、白桦(Betulaplatyphylla)纯林和山杨白桦混交林统称,占黑龙江省次生林面积和蓄积的36.43%、31.77%,且均处中幼龄期生长旺盛阶段,生长潜力极大,具有更新易、生长快、密度大、出材量高之特点笔者在立地分类、最适经营密度选择及密度效应分析基础上,针对不同培育目标,分别提出不同立地条件下山杨林和白桦林的高效经营技术。旨在为生产部门科学经营现存天然杨桦林,充分挖掘其生长潜力,最大限度提高森林生产力提供理论指导和科学依据。1材料和方法1.1研究地点概况试验地选设在黑龙江省东部的小兴安岭、完达山、张广才岭等13个林业局(场),地理位置:127°10′~130°30′E,44°50′~47°40′N,海拔600~1000m,≥10℃年有效积温2100~2600℃,生长季100~110d,平均气温-2℃~2℃,平均降水量550~680mm,且70%集中于7~8月份,平均相对湿度64%~71%,平均蒸发量1000~1220mm,土壤均为花岗岩及玄武岩坡积母质上发育的山地暗棕壤。1.2学习方法采用固定标准地连续、定位观测方法,选择不同立地条件,设立面积1000m1.3线性回归模型建立数据处理分析包括:方差分析、LSR检验、T检验、多元线性回归。其中方差分析、LSR检验采用SPSS13.0的GeneralLinearModel中的Univariate软件,T检验采用SPSS13.0的CompareMeans中的Independent-SamplesTest软件方差分析线性固定模型:Y多元线性回归分析模型:y为根据所有自变量x计算出的估计值,b2结果与分析2.1白桦林分生长规律立地分类是实现天然杨桦用材林高效经营的基础,对提高森林生产力、增加木材产量、恢复和扩大森林资源,具有现实与长远意义。立地条件不同,山杨和白桦的林分平均胸径、平均树高、优势树高及单位面积蓄积量和生长量差异较大。在天然杨桦用材林立地分类时,以坡向、坡位、坡度及黑土层厚度为自变量,地位指数为因变量,运用数量化I理论,选取偏相关系数绝对值最大的因子为最适生长条件(I立地级),偏相关系数次之的因子为第二类生长条件(II立地级),以此类推,划分4个立地等级(表1),按2年一个龄阶回归,拟合出不同立地条件下树高和胸径生长进程模型(表2)。2.2最适经营密度的确定在不同生长阶段,最有利于林木生长,且林分结构良好、单位面积生长量最大、经济效益最高的林分密度为最适经营密度。通过连续4年对0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0经营密度山杨林和白桦林固定标准地生长量测定,结果(表3)表明:林分胸径平均生长量随经营密度增大而逐渐减小,林分蓄积以中等经营密度(0.7)时最大,分别为5.486m2.3生物农林种植分类高效经营技术根据国家制材标准,在立地类型划分、生长进程规律研究、最适经营密度选择及密度效应分析的基础上,针对不同培育目标,分别提出天然杨桦用材林分类高效经营技术。2.3.1径级株数分布表国家制材标准严格规定了各材种的小头直径和材种长度,针对用材林培育目标,根据杨桦林径级结构规律和林分生长进程模型,编制不同平均胸径林分的径级-株数分布表(表4)。同时,利用树干解析资料,分别拟合林木胸径与小头直径(材种长度:2m、4m、6m、8m)的相关数学模型(表5)。2.3.2主爪的年龄确定由天然杨桦林生长进程和心腐规律2.3.3人工林培育血小板材的选择胶合板材属特种用材,要求林木径级较大,材质优良,林分立地条件高于其他用材林。根据胶合板材规格要求,将主伐林龄45年分别代入山杨林和白桦林生长进程模型,推导出45年时林分平均胸径。利用胸径与小头直径数学模型,求算达到制材标准(小头直径:26cm、材长:2m或4m)的立木胸径。然后,由径级-株树分布表(表4)确定达此胸径的立木株数相对值,再乘单位面积最大密度即得立木株数。结果表明:达到主伐年龄,且山杨林立木胸径26cm时,I、II、III、IV立地级林分可出胶合板材(材长:2m)的株数分别占单位面积总株数的10.8%、8.80%、3.1%、0.5%。立木胸径28~34cm时,I、II、III立地级林分可出胶合板材(材长:4m)的株数分别占单位面积总株数的8.35%、7.28%、2.37%;白桦林立木胸径26cm时,I、II、III立地级林分可出胶合板材(材长:2m)的株数分别占单位面积总株数的9.7%、5.1%、2.0%。立木胸径28~34cm时,可出胶合板材(材长:4m)的株数分别占单位面积总株数的11.24%、6.13%、1.17%。由此可见,培育胶合板用材林应选择在Ⅰ、II、III立地级,然而,III立地级仅出少量2m材长胶合板材。根据杨桦用材林生长进程模型,当Ⅰ、II、III立地级山杨林的平均胸径分别为D2.3.4准林木生长及高效经营技术措施国家制材标准规定:普通建筑材小头直径≥20cm、材长≥2m,树干通直圆满、尖削度小;木材结构均匀、纹理直、密度大。由胸径与小头直径数据模型(表5)、胸径生长进程模型(表2)、径级-株数分布规律(表4)可知:符合建筑材小头直径标准的山杨和白桦的林木胸径分别大于20.8cm、21.1cm,林分平均胸径分别在14cm和12cm以上;达到主伐年龄时,部分林木胸径可达27.0cm。在此平均胸径的林分中,以20.8cm~27.0cm林木胸径株数相对值乘林分最大密度,即可确定立木径级-株数分布。结果表明:林分类型和林分平均胸径不同,单位面积符合制材标准林木所占比例存在较大差异。林分平均胸径12cm的白桦林内,符合制材标准林木占总株数的6.05%,分布4个立地级;林分平均胸径14~16cm的山杨林和白桦林内,分别占14.40%~26.54%、8.37%~18.83%,且4个立地级山杨林和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ立地级白桦林可出此材种;林分平均胸径20cm的山杨林和白桦林内,分别占61.18%、29.75%,分布Ⅰ、Ⅱ立地级;林分平均胸径22cm的山杨林和白桦林内,分别占62.3%、52.9%,仅分布Ⅰ立地级。综合考虑最适密度、生长进程及符合制材标准的林木分布规律,提出普通建筑材用材林高效经营技术措施14种(表6),其中,A.2次间伐,分别伐去胸径14.0~17.5cm、17.5~21.7cm林木,保留0.7经营密度,胸径21.7cm时主伐,伐后人工更新;B.间伐胸径14.0~17.5cm林木,保留0.7经营密度,胸径17.5cm时,采取1次径级择伐,伐掉胸径20~26cm林木,择伐强度:株数的34.94%,伐后“抚阔补针”;C.间伐胸径14.0~17.5cm林木,伐后人工更新;D.径级择伐,强度:株数的14.40%;E.1次间伐,保留0.7经营密度,胸径16.0~20.0cm时,强度:株数的61.18%,伐后“抚阔补针”;F.1次间伐,保留0.7经营密度,主伐后人工更新;G.径级择伐,强度:株数的26.54%;H.主伐后人工更新;I.1次间伐胸径18.0~22.3cm,保留0.7经营密度,主伐后人工更新;J.径级择伐,强度:株数的34.94%,伐后“抚阔补针”;K.径级择伐,强度:株数的61.18%,伐后“抚阔补针”;L.林分平均胸径在12~15cm、16~19cm时进行2次间伐,主伐后人工更新;M.林分平均胸径在12~15cm进行径级择伐,强度:株数的18.83%,伐后“抚阔补针”;N.1次间伐,伐掉12~15cm林木,保留0.7经营密度,主伐后人工更新。2.3.5高效经营技术措施纸浆材为特殊材种,对材种规格、出浆率、木材纤维理化性质要求严格。立地条件对纤维含量、纤维长度及纤维宽度影响较小,立地条件相同、林龄不同,纤维含量、纤维长度及纤维宽度差异显著;不同立地条件林木材性指标最大时,山杨林和白桦林的林龄分别在30~40年和20~30年之间,4个立地级林分平均胸径分别为16.67~20.19cm、15.35~18.91cm、13.77~17.17cm、12.37~15.08cm(山杨林)和15.98~19.42cm、13.41~16.32cm、11.67~14.32cm、10.2~13.99cm(白桦林)。林分胸径与小头直径相关性分析结果表明:符合纸浆材制材标准时,生产2m材长的纸浆材,林木胸径分别为10.5cm(山杨)、10.7cm(白桦);生产4m材长的纸浆材,林木胸径分别为11.7cm(山杨)、11.8cm(白桦)。根据材性指标最大时的林分平均胸径、该胸径下小头直径(10~20cm)相对株数及林分最大密度,即可确定各径级小头直径(10~20cm)、材长(2m、4m)的立木径级-株数分布。结果表明:材性指标最大时,平均胸径12cm、14cm、16cm、18cm、20cm的山杨林分别生长在Ⅳ;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ;Ⅱ、Ⅲ;Ⅰ、Ⅱ和Ⅰ立地级,小头直径10cm~20cm的立木株数分别占总株数86.88%、85.14%、90.59%、87.05%、69.36%。平均胸径10cm、12cm、14cm、16cm的白桦林分别生长于Ⅳ;Ⅲ、Ⅳ;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅰ、Ⅱ立地级,小头直径10~20cm的立木株数分别占总株数的23.99%、34.27%、56.60%、77.99%。根据林分胸径生长进程、最适密度及符合制材材标准时最佳林龄,提出纸浆材用材林高效经营技术措施12种(表7)。其中,A.上层抚育伐,伐去D3高效经营技术⑴立地条件不同,林分平均胸径、平均高、优势高、单位面积蓄积量和生长量均存在较大差异,以固定标准地测定资料为基准,运用数量化I理论,将立地类型划分4个立地级。通过连续4年生长量测定,林分胸径平均生长量随经营密度增大而逐渐减小,林分蓄积量则以中等经营密度(0.7)时最大,确定为0.7为天然杨桦用材林高效经营最适密度。⑵立地条件相同,单株叶量随经营密度增大而减少,单株叶片总面积、冠长、冠幅、干物质积累及单位面积产量均以中等经营密度(0.7)最大。凋落物总量随经营密度增大而增多,分解率则随密度增大而减少,营养元素归还量以中等经营密度(0.7)最大。⑶根据胶合板材制材标准,以林分生长进程模型、胸径与小头直径相关性、径级-株树分布规律为基础,选择Ⅰ、II、III立地级林分培育胶合板用材林。提出胶合板材用材林高效经营技术,即:Ⅰ、II、III立地级山杨和白桦的林分平均胸径分别为D⑷小头直径符合建筑材制材标准时,山杨和白桦的胸径分别高于20.8cm、21.1cm,林分平均胸径分别在14.0cm和12.0cm以上,4个立地级均可生产中径材,Ⅰ、Ⅱ立地级可生产大径材。根据林分平均胸径生长进程模型及林分密度模型,提出天然杨桦普通建筑材用