經(jīng)營密度對林分生長和干物質(zhì)積累和桂枝落葉分解的影響

經(jīng)營密度對林分生長和干物質(zhì)積累和桂枝落葉分解的影響

天然林是各種生物和環(huán)境的產(chǎn)物，相互作用，長期協(xié)調(diào)發(fā)展。這是自然生物資源之一。天然楊樺林是山楊(Populusdavidiana)純林、白樺(Betulaplatyphylla)純林和山楊白樺混交林統(tǒng)稱,占黑龍江省次生林面積和蓄積的36.43%、31.77%,且均處中幼齡期生長旺盛階段,生長潛力極大,具有更新易、生長快、密度大、出材量高之特點筆者在立地分類、最適經(jīng)營密度選擇及密度效應(yīng)分析基礎(chǔ)上,針對不同培育目標,分別提出不同立地條件下山楊林和白樺林的高效經(jīng)營技術(shù)。旨在為生產(chǎn)部門科學經(jīng)營現(xiàn)存天然楊樺林,充分挖掘其生長潛力,最大限度提高森林生產(chǎn)力提供理論指導和科學依據(jù)。1材料和方法1.1研究地點概況試驗地選設(shè)在黑龍江省東部的小興安嶺、完達山、張廣才嶺等13個林業(yè)局(場),地理位置:127°10′~130°30′E,44°50′~47°40′N,海拔600~1000m,≥10℃年有效積溫2100~2600℃,生長季100~110d,平均氣溫-2℃~2℃,平均降水量550~680mm,且70%集中于7~8月份,平均相對濕度64%~71%,平均蒸發(fā)量1000~1220mm,土壤均為花崗巖及玄武巖坡積母質(zhì)上發(fā)育的山地暗棕壤。1.2學習方法采用固定標準地連續(xù)、定位觀測方法,選擇不同立地條件,設(shè)立面積1000m1.3線性回歸模型建立數(shù)據(jù)處理分析包括:方差分析、LSR檢驗、T檢驗、多元線性回歸。其中方差分析、LSR檢驗采用SPSS13.0的GeneralLinearModel中的Univariate軟件,T檢驗采用SPSS13.0的CompareMeans中的Independent-SamplesTest軟件方差分析線性固定模型:Y多元線性回歸分析模型:y為根據(jù)所有自變量x計算出的估計值,b2結(jié)果與分析2.1白樺林分生長規(guī)律立地分類是實現(xiàn)天然楊樺用材林高效經(jīng)營的基礎(chǔ),對提高森林生產(chǎn)力、增加木材產(chǎn)量、恢復和擴大森林資源,具有現(xiàn)實與長遠意義。立地條件不同,山楊和白樺的林分平均胸徑、平均樹高、優(yōu)勢樹高及單位面積蓄積量和生長量差異較大。在天然楊樺用材林立地分類時,以坡向、坡位、坡度及黑土層厚度為自變量,地位指數(shù)為因變量,運用數(shù)量化I理論,選取偏相關(guān)系數(shù)絕對值最大的因子為最適生長條件(I立地級),偏相關(guān)系數(shù)次之的因子為第二類生長條件(II立地級),以此類推,劃分4個立地等級(表1),按2年一個齡階回歸,擬合出不同立地條件下樹高和胸徑生長進程模型(表2)。2.2最適經(jīng)營密度的確定在不同生長階段,最有利于林木生長,且林分結(jié)構(gòu)良好、單位面積生長量最大、經(jīng)濟效益最高的林分密度為最適經(jīng)營密度。通過連續(xù)4年對0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0經(jīng)營密度山楊林和白樺林固定標準地生長量測定,結(jié)果(表3)表明:林分胸徑平均生長量隨經(jīng)營密度增大而逐漸減小,林分蓄積以中等經(jīng)營密度(0.7)時最大,分別為5.486m2.3生物農(nóng)林種植分類高效經(jīng)營技術(shù)根據(jù)國家制材標準,在立地類型劃分、生長進程規(guī)律研究、最適經(jīng)營密度選擇及密度效應(yīng)分析的基礎(chǔ)上,針對不同培育目標,分別提出天然楊樺用材林分類高效經(jīng)營技術(shù)。2.3.1徑級株數(shù)分布表國家制材標準嚴格規(guī)定了各材種的小頭直徑和材種長度,針對用材林培育目標,根據(jù)楊樺林徑級結(jié)構(gòu)規(guī)律和林分生長進程模型,編制不同平均胸徑林分的徑級-株數(shù)分布表(表4)。同時,利用樹干解析資料,分別擬合林木胸徑與小頭直徑(材種長度:2m、4m、6m、8m)的相關(guān)數(shù)學模型(表5)。2.3.2主爪的年齡確定由天然楊樺林生長進程和心腐規(guī)律2.3.3人工林培育血小板材的選擇膠合板材屬特種用材,要求林木徑級較大,材質(zhì)優(yōu)良,林分立地條件高于其他用材林。根據(jù)膠合板材規(guī)格要求,將主伐林齡45年分別代入山楊林和白樺林生長進程模型,推導出45年時林分平均胸徑。利用胸徑與小頭直徑數(shù)學模型,求算達到制材標準(小頭直徑:26cm、材長:2m或4m)的立木胸徑。然后,由徑級-株樹分布表(表4)確定達此胸徑的立木株數(shù)相對值,再乘單位面積最大密度即得立木株數(shù)。結(jié)果表明:達到主伐年齡,且山楊林立木胸徑26cm時,I、II、III、IV立地級林分可出膠合板材(材長:2m)的株數(shù)分別占單位面積總株數(shù)的10.8%、8.80%、3.1%、0.5%。立木胸徑28~34cm時,I、II、III立地級林分可出膠合板材(材長:4m)的株數(shù)分別占單位面積總株數(shù)的8.35%、7.28%、2.37%;白樺林立木胸徑26cm時,I、II、III立地級林分可出膠合板材(材長:2m)的株數(shù)分別占單位面積總株數(shù)的9.7%、5.1%、2.0%。立木胸徑28~34cm時,可出膠合板材(材長:4m)的株數(shù)分別占單位面積總株數(shù)的11.24%、6.13%、1.17%。由此可見,培育膠合板用材林應(yīng)選擇在Ⅰ、II、III立地級,然而,III立地級僅出少量2m材長膠合板材。根據(jù)楊樺用材林生長進程模型,當Ⅰ、II、III立地級山楊林的平均胸徑分別為D2.3.4準林木生長及高效經(jīng)營技術(shù)措施國家制材標準規(guī)定:普通建筑材小頭直徑≥20cm、材長≥2m,樹干通直圓滿、尖削度小;木材結(jié)構(gòu)均勻、紋理直、密度大。由胸徑與小頭直徑數(shù)據(jù)模型(表5)、胸徑生長進程模型(表2)、徑級-株數(shù)分布規(guī)律(表4)可知:符合建筑材小頭直徑標準的山楊和白樺的林木胸徑分別大于20.8cm、21.1cm,林分平均胸徑分別在14cm和12cm以上;達到主伐年齡時,部分林木胸徑可達27.0cm。在此平均胸徑的林分中,以20.8cm~27.0cm林木胸徑株數(shù)相對值乘林分最大密度,即可確定立木徑級-株數(shù)分布。結(jié)果表明:林分類型和林分平均胸徑不同,單位面積符合制材標準林木所占比例存在較大差異。林分平均胸徑12cm的白樺林內(nèi),符合制材標準林木占總株數(shù)的6.05%,分布4個立地級;林分平均胸徑14~16cm的山楊林和白樺林內(nèi),分別占14.40%~26.54%、8.37%~18.83%,且4個立地級山楊林和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ立地級白樺林可出此材種;林分平均胸徑20cm的山楊林和白樺林內(nèi),分別占61.18%、29.75%,分布Ⅰ、Ⅱ立地級;林分平均胸徑22cm的山楊林和白樺林內(nèi),分別占62.3%、52.9%,僅分布Ⅰ立地級。綜合考慮最適密度、生長進程及符合制材標準的林木分布規(guī)律,提出普通建筑材用材林高效經(jīng)營技術(shù)措施14種(表6),其中,A.2次間伐,分別伐去胸徑14.0~17.5cm、17.5~21.7cm林木,保留0.7經(jīng)營密度,胸徑21.7cm時主伐,伐后人工更新;B.間伐胸徑14.0~17.5cm林木,保留0.7經(jīng)營密度,胸徑17.5cm時,采取1次徑級擇伐,伐掉胸徑20~26cm林木,擇伐強度:株數(shù)的34.94%,伐后“撫闊補針”;C.間伐胸徑14.0~17.5cm林木,伐后人工更新;D.徑級擇伐,強度:株數(shù)的14.40%;E.1次間伐,保留0.7經(jīng)營密度,胸徑16.0~20.0cm時,強度:株數(shù)的61.18%,伐后“撫闊補針”;F.1次間伐,保留0.7經(jīng)營密度,主伐后人工更新;G.徑級擇伐,強度:株數(shù)的26.54%;H.主伐后人工更新;I.1次間伐胸徑18.0~22.3cm,保留0.7經(jīng)營密度,主伐后人工更新;J.徑級擇伐,強度:株數(shù)的34.94%,伐后“撫闊補針”;K.徑級擇伐,強度:株數(shù)的61.18%,伐后“撫闊補針”;L.林分平均胸徑在12~15cm、16~19cm時進行2次間伐,主伐后人工更新;M.林分平均胸徑在12~15cm進行徑級擇伐,強度:株數(shù)的18.83%,伐后“撫闊補針”;N.1次間伐,伐掉12~15cm林木,保留0.7經(jīng)營密度,主伐后人工更新。2.3.5高效經(jīng)營技術(shù)措施紙漿材為特殊材種,對材種規(guī)格、出漿率、木材纖維理化性質(zhì)要求嚴格。立地條件對纖維含量、纖維長度及纖維寬度影響較小,立地條件相同、林齡不同,纖維含量、纖維長度及纖維寬度差異顯著;不同立地條件林木材性指標最大時,山楊林和白樺林的林齡分別在30~40年和20~30年之間,4個立地級林分平均胸徑分別為16.67~20.19cm、15.35~18.91cm、13.77~17.17cm、12.37~15.08cm(山楊林)和15.98~19.42cm、13.41~16.32cm、11.67~14.32cm、10.2~13.99cm(白樺林)。林分胸徑與小頭直徑相關(guān)性分析結(jié)果表明:符合紙漿材制材標準時,生產(chǎn)2m材長的紙漿材,林木胸徑分別為10.5cm(山楊)、10.7cm(白樺);生產(chǎn)4m材長的紙漿材,林木胸徑分別為11.7cm(山楊)、11.8cm(白樺)。根據(jù)材性指標最大時的林分平均胸徑、該胸徑下小頭直徑(10~20cm)相對株數(shù)及林分最大密度,即可確定各徑級小頭直徑(10~20cm)、材長(2m、4m)的立木徑級-株數(shù)分布。結(jié)果表明:材性指標最大時,平均胸徑12cm、14cm、16cm、18cm、20cm的山楊林分別生長在Ⅳ;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ;Ⅱ、Ⅲ;Ⅰ、Ⅱ和Ⅰ立地級,小頭直徑10cm~20cm的立木株數(shù)分別占總株數(shù)86.88%、85.14%、90.59%、87.05%、69.36%。平均胸徑10cm、12cm、14cm、16cm的白樺林分別生長于Ⅳ;Ⅲ、Ⅳ;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅰ、Ⅱ立地級,小頭直徑10~20cm的立木株數(shù)分別占總株數(shù)的23.99%、34.27%、56.60%、77.99%。根據(jù)林分胸徑生長進程、最適密度及符合制材材標準時最佳林齡,提出紙漿材用材林高效經(jīng)營技術(shù)措施12種(表7)。其中,A.上層撫育伐,伐去D3高效經(jīng)營技術(shù)⑴立地條件不同,林分平均胸徑、平均高、優(yōu)勢高、單位面積蓄積量和生長量均存在較大差異,以固定標準地測定資料為基準,運用數(shù)量化I理論,將立地類型劃分4個立地級。通過連續(xù)4年生長量測定,林分胸徑平均生長量隨經(jīng)營密度增大而逐漸減小,林分蓄積量則以中等經(jīng)營密度(0.7)時最大,確定為0.7為天然楊樺用材林高效經(jīng)營最適密度。⑵立地條件相同,單株葉量隨經(jīng)營密度增大而減少,單株葉片總面積、冠長、冠幅、干物質(zhì)積累及單位面積產(chǎn)量均以中等經(jīng)營密度(0.7)最大。凋落物總量隨經(jīng)營密度增大而增多,分解率則隨密度增大而減少,營養(yǎng)元素歸還量以中等經(jīng)營密度(0.7)最大。⑶根據(jù)膠合板材制材標準,以林分生長進程模型、胸徑與小頭直徑相關(guān)性、徑級-株樹分布規(guī)律為基礎(chǔ),選擇Ⅰ、II、III立地級林分培育膠合板用材林。提出膠合板材用材林高效經(jīng)營技術(shù),即:Ⅰ、II、III立地級山楊和白樺的林分平均胸徑分別為D⑷小頭直徑符合建筑材制材標準時,山楊和白樺的胸徑分別高于20.8cm、21.1cm,林分平均胸徑分別在14.0cm和12.0cm以上,4個立地級均可生產(chǎn)中徑材,Ⅰ、Ⅱ立地級可生產(chǎn)大徑材。根據(jù)林分平均胸徑生長進程模型及林分密度模型,提出天然楊樺普通建筑材用