长白山天然过伐林蒙古栎适生立地条件的研究

长白山天然过伐林蒙古栎适生立地条件的研究

蒙古橡树是我国北方最重要的阔叶树种之一，分布于内蒙古东部山区、辽宁山区、山东、陕西等地。以蒙古橡树为优势的天然次生林面积大部分分布在山西省。在过去的十年里，由于蒙古橡树树干、板方材料产量和国内家具材料的增加，地方林业生产部门加强了对全国森林的采伐，蒙古橡树的良好通道木材资源急剧减少，且恶化。因此，正确评估蒙古橡树的适应性，保护优良的物质资源，大力开发后土资源是当前森林管理的一项紧迫任务。关于蒙古栎的适生立地的研究,仅有王秀石从土壤条件方面分析了适生条件.冯振云等利用数量理论Ⅰ以地位级为基准变量,以地形因子、土壤因子为说明变量对蒙古栎天然次生林(广义)立地类型进行了研究.笔者在此研究基础上,采用数量化理论Ⅰ对天然过伐林中蒙古栎(优良大径出口材)的适生立地进行了系统的研究,旨在为大力营造高产优质蒙古栎大径用材林提供科学依据.1自然总结与研究方法1.1显域性土壤、白浆土人工湿地的分布研究区域位于吉林省长白山林区的临江林业局、三岔子林业局、红石林业局、吉林林学院实验林场等地的天然过伐林.地带性顶极群落为红松阔叶林,显域性土壤为暗棕壤,隐域性土壤主要为白浆土.地理位置为北纬41°43′～44°05′,东经126°～127°51′.海拔400～1000m,年平均气温1.7～4.7℃,1月平均气温为-17.1～-22.2℃,7月平均气温20.2～22.4℃,大于10℃积温为2350～2759℃,平均总日照时数2111～2372h,年降水量748～856.5mm,无霜期117～137d.1.2学习方法1.2.1立地因子对各立地因子作用的定量分析,一般采用地位指数(标准年龄优势木平均高)作为与立地因子相关研究的生长指标.因为林分优势木平均高对立地变化反映灵敏,选测简单易行,而且较少受其他因子(如密度、采伐方式)的干扰.本研究主要采用天然过伐林中蒙古栎(标准年龄)优势木平均高与地形、土壤、林分等立地因子.从1996年9月至1997年9月,分别在长白山区的临江林业局、三岔子林业局、红石林业局、吉林林学院实验林场等地天然过伐林中(蒙古栎组成占1成以上)设置25m×40m临时标准地44块.用勃鲁来测高器及生长锥或结合伐区作业,实测3株优势木的树高、胸径和年轮,同时还调查了海拔、坡向、坡度、坡位、土壤类型、土层厚度(A+B)、A1层厚度、上层林木郁闭度、树种组成等因子.1.2.2蒙古栎标准年龄天然过伐林中的各树种大都是异龄林,而只有在同一年龄时的优势木高,才能用于立地生产力指标的评价.因此,应将外业调查标地的优势木平均高换算相同年龄时的高度.蒙古栎标准年龄至今没有标准,根据森林采伐更新规程中的规定及蒙古栎解析木资料,将蒙古栎标准年龄确定为40a.标准年龄优势木高换算采用胡希(B.Husch)公式计算,其结果为log标准年龄树高=log实际树高+11.38602(1/实际年龄-1/40),相关系数R=-0.9162.将标准地的优势木实际平均高及年龄代入上式,即可得到每块标准地上蒙古栎40a(标准年龄)优势木平均高.1.2.3布局因素分类在考虑土壤因子、地形因子的同时还考虑了林分因子.具体分级见表1.1.2.4综合数学模型的建立本项研究把调整后林分(标准年龄时)优势木平均高作为基准变量(定量因子),土壤因子、地形因子、林分因子作为说明变量(定性因子),然后对各个定性因子进行类目分级处理,按照数量化记值原则进行各标准地记值得反应表.在IBM微机上计算,用最小二乘法及矩阵的原理就可求出因变量Y关于各个因子Xi得分值Cjk,得出下列综合数学模型2结果与分析2.1同级别因子的影响在确定主要影响因子时,应用了数量化理论Ⅰ的减少项目法,逐项筛去项目中偏相关系数最小的因子,筛选过程见表2(常数项B0为14.357).其中,a.复相关系数;b.偏相关系数;c.剩余方差;d.项目得分范围,j=1,2,…,m,1≤k≤rj.式中,n为样本数;m为因子数;y为实测值;为平均数;为预测值;自由度f=n-m-1.偏相关系数说明每个立地因子对优势木高的贡献,得分值(回归系数)说明每个立地因子的不同级别对其优势木高生长的贡献值.其值越大,贡献越大,影响也越大.由表2可见,复相关系数r0随因子数减少而逐渐减少,剩余方差s2逐渐增大.当影响不大的因子被筛除时,r0变小,s2变大的速度变化非常小.如筛去土壤类型时,r0由0.6803减到0.6790,s2由0.3347增到0.3358,而当影响较大的因子被筛除时,r0,s2值变化显著.如筛去A1层厚度x6时,r0由0.6756减少到0.4407,s2由0.3387增到0.521.由此说明,土层厚度x1、坡向x2、树种组成x3、海拔x4、坡度x5、A1层厚度x6为影响较大的因子.为了进一步验证上述6项影响较大因子哪些是主要影响因子,对其偏相关系数进行t检验.由偏相关系数ru计算的tu作为t值,根据经验确定t>1说明该因子有一定影响,t>2时说明该因子有显著影响.结果见表3.由表3可以看出,主要影响因子为土层厚度、坡向、树种组成,次要影响因子为海拔、A1层厚度、坡度,影响不大的因子为坡位、土壤类型、上层林木郁闭度.因为土层厚度直接影响土壤养分总储量和根系分布的空间,是森林生产力的重要因素.坡向不仅直接影响光照强度和日照时数,同时也影响土壤水分状况,因此在山地条件下也是影响林木生长的重要因素,而蒙古栎大径良材一般都生长于天然针阔混交过伐林,故上述3个因子是影响蒙古栎生长的主要因子.其中,土壤厚度为主要因子与王秀石、冯振云等研究结果相一致.2.2蒙古栎混交林由表2各个立地因子不同等级得分值结果得出,蒙古栎生长最佳立地条件为阳向(西南坡、南坡)深厚层平缓坡,蒙古栎组成占3成以下的针阔混交过伐林.这一结果与蒙古栎为强阳性、深根系的天然红松阔叶混交林混交或伴生树种的生物学特性相吻合.同时从实际林木生长状况也可得到充分的证实.2.3蒙古栎高生长模型的验证由表2中每个项目(立地因子)类目(不同级别)得分值和基础项(常数项)得到40a蒙古栎优势高生长与立地因子的回归预测模型式中x(1-1)表示该标地在第1项目(土层厚度)中第1类目(薄层)上的取值,其余类推.复相关系数R0=0.6804,该回归方程经检验,.t=5.41>t0.01=2.732,t计算值大于t理论值,在0.01水平上差异显著,说明复相关系数极紧密,达到精度要求,因此,该回归预测模型估测不同立地条件下蒙古栎40a优势木高生长生产力指标是可靠的.在测定不同立地生产力指标时只要测出所处立地,前述9个因子代入蒙古栎高生长预测模型,即可得到该立地条件下40a时蒙古栎优势高.该预测模型不仅适用有林地,也适用宜林地.3蒙古栎造林模式(1)在长白山海拔400～1000m的林区,影响蒙古栎生长主要立地因子为土层厚度、坡向、树种组成.该林区最适宜蒙古栎生长立地条件为阳向(西南坡、南坡)深厚层平缓坡,蒙古栎组成占3成以下的针阔混交林.(2)采用数量化理论Ⅰ建立蒙古栎优势高(标准年龄时)生长与立地因子的回归预测模型经t检验,复相关系