小陇山林区日本落叶松林分地划分研究

小陇山林区日本落叶松林分地划分研究

日本落叶松的leptolpis来自日本本州岛。它在世界范围内被引入了近150年，这证明了北半球具有巨大的生产潜力。我国最早引种是1884年。小陇山林区引种于1974年,全林区现已营造人工林近3万hm2,其中速生丰产林1.24万hm2,同时建成初级无性系种子园33hm2,母树林1407hm2。由于日本落叶松生长速度快、经济效益高,已成为小陇山林区及周边地区营造速生丰产用材林的主要树种。为了系统分析总结日本落叶松在小陇山林区的生长特点,我们把小陇山林区营造的引种林和丰产林作为研究对象,通过标准地调查,研究分析小陇山林区日本落叶松人工林的生长规律,进行林分生长评价,探讨人工林培育目标。1天然次生林区小陇山林区位于秦岭山脉西段,分属长江、黄河两大流域,是嘉陵江、渭河上中游地区重要的水源涵养林区,是兼有我国南北气候特点的典型天然次生林区。林区年降水量600~800mm,年平均气温7~12℃,无霜期150~220d,海拔700~3300m。自然植被包含了我国华北、华中、喜马拉雅、蒙新四大植物区系中的许多成分,暖温带科属占优势,亚热带属种比较少。构成森林的主要建群树种有锐齿栎、辽东栎、栓皮栎、华山松、油松、白皮松、水楸、椴树、红桦、白桦、山杨等。2日本落叶松人工林2003年和2007年分别采用典型抽样的方法,在研究区选择不同年份营造的日本落叶松人工林,测设面积为0.067hm2标准地36块,32年生解析木3株。1996~1999年研究小陇山林区日本落叶松生长表现,测设面积为0.067hm2标准地120块。3结果分析3.1不同立地因子对树高的影响林分生长随时间的变化规律是预测收获量以及合理制订各项营林措施的基础,这种变化规律可以通过一种关系式来表达。建立林分高生长模型的方法比较多,孙晓梅等(1998)在研究长白落叶松人工林生长模型时,直接用胸径生长的预估值来预测树高的生长,以附加初始条件的单分子式作为落叶松人工林树高曲线的基本模型。张忠义等(1996)以豫西山区日本落叶松人工同龄纯林为研究材料,模拟了优势木平均树高随立地因子变化的混合型数量化回归模型。文献5认为树高生长主要受立地条件影响,受林分密度影响较小。本研究假设林分平均树高生长遵从通过原点的理查德生长函数,林分平均树高(H)、胸径生长是林分年龄(A)函数,即:式中:a、b为参数,H为林分平均高,A为林分年龄。利用收集到的标准地调查数据,在ForStat2.0(统计之林,唐守正)下运行,C值取0.001~2,解出小陇山林区日本落叶松人工树高随林龄变化的理查德导向生长曲线:同时,应用调查获得的数据,以理查德生长方程拟和,得到林分胸径生长模型为:对建立的年龄与树高关系模型,计算3~32年林分的树高理论值,选取未参加建模的另外17个林分的调查数据,对模型进行回归检验,检验结果实际树高与理论树高F(0.3653)〈F0.05=3.6823,差异不显著。证明小陇山林区日本落叶松人工林分平均树高随林龄生长规律符合模拟的(2)、(3)式。3.2生长方程及生长曲线模型的建立地位级是对林地质量、生产力评价的一个概念和综合指标。许多学者利用林分平均高、单位面积林木端面积、生物量等生长曲线簇作为一种相对分级化的林地生产力指标评价林地质量(1)。应用小陇山林区日本落叶松人工林标准地调查的林龄与平均树高,通过生长方程的比选,以理查德生长方程作为导向曲线,采用等离差法,确定划分5个地位级,求出各地位级树高曲线簇a、b、c回归系数(表1)及曲线图(图1)。依据各地位级树高曲线簇a、b、c回归系数值,计算出各地位级林分平均树高表(略)。4以沙坝实验基地小阳沟引入造林为例，分析造林的生长和布局4.1不同抚育间伐强度对林分生长的影响沙坝实验基地小阳沟引种林,是小陇山林区最早引种的日本落叶松试验林,面积17.8hm2。原地类为次生林改造迹地,坡度20°~35°,坡向西南,海拔1600~1800m,山地棕壤,土层厚度30~60cm。造林苗木来源于中国林科院1974年从原产地引种的种子,采用大田方式培育的2年生(平均苗高35cm,地径0.48cm)。1975年秋天采用穴状整地方式造林,株行距1.5m×2.0m,密度4500株/hm2。造林后的前3年每年割草(灌)抚育1次。引种试验林在培育过程中,共进行过4次抚育间伐,各次抚育间伐前在固定样地进行生长调查,调查的林分平均高、胸径列表2。按照调查获得的数据,绘制林分树高、胸径生长趋势如图2。由表2、图2可以看出,林分从12龄开始第1次抚育间伐,以后每隔5~7年进行1次,实行系统间伐,使林分的高径生长保持在了一个比较高的水平,提高了林分整体生产力。又从各次抚育间伐全林整体收获量和效益(表3)看出,随着系统抚育间伐,间伐收获木材185.99m3/hm2,税前利润3875.22元/(hm2·a),而现有林分仍然保留立木蓄积137.90m3/hm2,林分质量还处在一个比较高的水平上。4.2不同林分树高、胸径生长情况根据建立的模型2、模型3和编制地位级表,引种林分的属Ⅲ地位级立地,为了进一步分析该林分的生长过程,应用树干解析的方法,研究单木树高、胸径生长过程和趋势,以树干解析数据绘制图3~图6。由绘制单木生长曲线看出,小陇山林区日本落叶松人工林树高在造林后2~3年进入速生期,连年高生长量0.7~1.5m,18年平均高生长达到高峰与连年生长曲线相交;胸径生长在第5年左右进入速生期,连年生长量0.60~1.68cm,20~22年平均生长量达到高峰与连年生长曲线相交。综合树高、胸径指标分析,日本落叶松人工林在小陇山林区数量成熟龄在22~24年间。当然不同林分数量成熟年龄与地位指数和地位级、经营管理水平有密切的关系,不尽完全一致。综上林分生长趋势和单木生长过程,Ⅲ地位级条件下的引种林,林分树高和胸径生长量仍保持一个比较高的生长水平,年胸径平均生长量在0.4~0.5cm,树高0.3m左右,预计林龄在40年左右,林木平均胸径将会达到30cm,成为中大径材林。当然,如果是Ⅰ、Ⅱ地位级,林木达到胸径30cm的时间将会更短一些。而如果是Ⅳ、Ⅴ地位级,林木胸径达到30cm则比较困难,或需要更长的时间。5日本落叶松与小陇山林下生长指标的比较1)日本落叶松在我国适生范围最广,生长潜力也最大,小陇山林区地处秦岭山地,是五大适生区之一。从现有林分生长调查看,日本落叶松与华北落叶松生长量在海拔1800m以下有显著差异,以单木生长过程分析,日本落叶松32年生立木材积是华北落叶松的1.57倍。10龄人工林分树高年平均生长量达到1.02m,胸径0.86cm,材积0.0025m3,超过种源区辽宁大孤家同龄人工林树高(H总8.04m,H0.80m)、胸径(D总8.18cm,D0.82cm)生长量;28龄人工林生长量也达到或接近种源区同龄人工林生长水平。23龄林分树高、胸径是山东药乡林场的159%和121%,四川理县米亚罗的106%、119%。2)拟和的林分树高、胸径生长模型和编制的地位级、立地指数表,经检验合格,拟合效果和预报精度均较高,能很好的评价小陇山林区的林地生产力高低。对此,我们认为,小陇山林区Ⅰ、Ⅱ地位级林地上,主要是沟谷、坡麓和土壤厚度在60cm以上的地段,日本落叶松林分20龄时树高可以达到18~20m、胸径20cm左右,培育目标是中径级材;Ⅲ、Ⅳ地位级林地,主要是坡度20°~30°之间,土壤厚度在35~60cm间的地段,20龄时的林分高在16~18m、胸径16~18cm左右,培育目标是中小径级材;Ⅴ地位级林地,主要是坡度30°以上,土壤厚度在35cm以下或海拔1900m以上的地段,20龄时的林分高在15m以下、胸径15cm左右,培育目标只能是小径材。因此,我们认为,小陇山林区在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ地位级林地上的日本落叶松人工林,应通过4~5次系统抚育间伐,调整林木分布结构,以培育中、大径级为目标,主伐年龄在30~40年间;Ⅳ、Ⅴ地位级的林分,以培育小径级材为目标,主伐年龄在15~20年间。3)小陇山林区日本落叶松生长进程表现为高生长期早,材积生长量大,首次间伐抚育期在林龄1