王志燕

(太原市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，山西 太原 030012)

沙棗(Elaeagnus angustifolia L.)，胡頹子科胡頹子屬灌木或小喬木，在我國(guó)西北地區(qū)分布廣泛，是西北地區(qū)防風(fēng)固沙、保持水土的重要樹(shù)種。同時(shí)沙棗也是一種新型燃料，廣泛培育沙棗能源林對(duì)緩解我國(guó)能源壓力具有巨大作用。關(guān)于沙棗作為燃料樹(shù)種進(jìn)行培育的研究，在國(guó)內(nèi)還存在空白。因此，以沙棗能源林為對(duì)象，研究在特定立地條件下不同造林密度對(duì)沙棗人工林林分生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)、生物量等的影響，以取得沙棗林的密度效應(yīng)，可為今后沙棗能源林的科學(xué)經(jīng)營(yíng)和管理提供參考。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于太原市陽(yáng)曲縣，東經(jīng)112°13'～113°08'，北緯37°56'～38°25'，大陸性季風(fēng)氣候，晝夜溫差大。年均溫8.7℃，1月平均氣溫－8.0℃，7月平均氣溫23.2℃，極端最高氣溫38.2℃，極端最低氣溫－25.7℃.全年平均日照時(shí)數(shù)2 826.3 h，年總輻射量5 288.82 MJ/m2.年均降水量456.8 mm，主要集中在7月至9月。土地類型為河灘地，土壤呈堿性，其養(yǎng)分含量為:全氮1.86%，速效鉀225 mg/kg，速效磷0.83 mg/100g.

2 研究方法

在2007年4月采用烏海市1年生沙棗苗營(yíng)造5種密度的試驗(yàn)林，造林密度分別為10 000株/hm2(1 m ×1 m)，6 667 株/hm2(1.0 m ×1.5 m)，4 444株/hm2(1.5 m ×1.5 m)，3 333株/hm2(1.5 m ×2.0 m)，2 500株/hm2(2 m ×2 m).每種密度設(shè)置3塊樣地作為重復(fù)，共15塊。樣地采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)置，每塊樣地內(nèi)共栽植25株樣木。在每塊樣地內(nèi)選取9株樣木掛牌標(biāo)記，以便做連續(xù)觀測(cè)。試驗(yàn)地立地條件相同。

1)造林后2008年4月至2009年10月生長(zhǎng)季結(jié)束，用標(biāo)干測(cè)定植株高度，用游標(biāo)卡尺測(cè)定植株地徑。

2)采用全稱重法測(cè)定生物量。2009年10月底選取5種不同密度的樣木20株，稱其樹(shù)干、樹(shù)枝、樹(shù)葉、樹(shù)根鮮重，并采樣帶回實(shí)驗(yàn)室，80℃烘干至恒重測(cè)其含水率，再推算出各部分干重。

3)所采樣品在80℃條件下烘干，粉碎過(guò)80目篩，貯存?zhèn)溆?。然后用美?guó)生產(chǎn)的Parr 6300氧彈量熱儀測(cè)定樣品熱值，以干質(zhì)量熱值(每單位干物質(zhì)在完全燃燒條件下所釋放的總熱量)表示。

4)植物體各組分平均熱值和各組分生物量相乘，得各組分能量現(xiàn)存量，各組分能量現(xiàn)存量累加得整個(gè)林分的能量現(xiàn)存量。

3 結(jié)果與分析

3.1 造林密度對(duì)沙棗林分生長(zhǎng)的影響

3.1.1 對(duì)株高生長(zhǎng)量的影響

沙棗不同密度株高生長(zhǎng)曲線見(jiàn)圖1.

圖1 沙棗不同密度株高生長(zhǎng)曲線

由圖1可知，各個(gè)密度的株高生長(zhǎng)曲線變化規(guī)律一致。從總體看，造林第2年5月下旬之前株高生長(zhǎng)較慢，6月到9月為沙棗的速生期，9月下旬至落葉高生長(zhǎng)再次變慢。密度為4 444株/hm2的植株高生長(zhǎng)最快，造林3 a株高生長(zhǎng)量為3.27 m.密度為2 500株/hm2的高生長(zhǎng)最慢，造林3 a株高生長(zhǎng)量為3.08 m.從生長(zhǎng)曲線可以看出，造林第2年株高增長(zhǎng)明顯快于第3年。第2年時(shí)密度為10 000株/hm2，6667 株/hm2，4444 株/hm2，3333 株/hm2，2500 株/hm2的株高分別增長(zhǎng)了2.44 m，2.28 m，2.47 m，2.22 m，2.50 m.而第3年高生長(zhǎng)量分別增加了0.76 m，0.82 m，0.80 m，0.97 m，0.62 m，分別比第2年減少了69%，64%，68%，56%，75%.造林第2年各密度植株在6月下旬到8月中上旬高生長(zhǎng)均達(dá)到最快，最大月增長(zhǎng)值可達(dá)0.72 m.造林第3年各密度植株在速生期6月至9月株高增長(zhǎng)量基本一致。

3.1.2 對(duì)地徑生長(zhǎng)量的影響

不同密度沙棗地徑生長(zhǎng)曲線，見(jiàn)圖2.

圖2 沙棗不同密度地徑生長(zhǎng)曲線

由圖2可知，各個(gè)密度的地徑生長(zhǎng)曲線變化規(guī)律一致。從總體來(lái)看，在2008年4月中上旬植株地徑進(jìn)入生長(zhǎng)期，6月至9月進(jìn)入速生期，9月下旬之后生長(zhǎng)緩慢，到10月中旬逐漸停止生長(zhǎng)。從曲線可以看出，在造林第2年7月下旬，10 000株/hm2，6667 株/hm2，4444 株/hm2，3 333 株/hm2，2 500 株/hm2各密度地徑分別為 4.34 cm，4.37 cm，4.69 cm，4.49 cm，4.90 cm，與4月份相比分別增長(zhǎng)了1.90 cm，1.99 cm，2.05 cm，1.97 cm，2.22 cm.經(jīng)方差分析可知，在這一時(shí)期地徑生長(zhǎng)量不存在差異。而在7月下旬以后隨著植株的生長(zhǎng)，加大了對(duì)營(yíng)養(yǎng)空間的競(jìng)爭(zhēng)，不同密度林分對(duì)營(yíng)養(yǎng)空間爭(zhēng)奪的程度不同，造成各密度地徑增長(zhǎng)速率不同，地徑之間差距逐漸增大。到第3年生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)各密度分別增長(zhǎng)了2.18 cm，2.17 cm，2.94 cm，2.70 cm，3.07 cm.經(jīng)方差分析可知，各密度之間生長(zhǎng)量存在顯著差異，密度2 500 株/hm2，3 333 株/hm2，4 444 株/hm2的地徑生長(zhǎng)量明顯大于密度6 667株/hm2，10 000株/hm2的生長(zhǎng)量。而在造林第2年地徑的生長(zhǎng)速度明顯快于第3年，各密度在第2年增長(zhǎng)量依次為2.67 cm，2.99 cm，3.36 cm，3.26 cm，3.79 cm，第3 年增長(zhǎng)量依次為1.41 cm，1.17 cm，1.63 cm，1.41 cm，1.50 cm，生長(zhǎng)量分別減少了47%，61%，51%，57%，60%.

3.2 造林密度對(duì)林分生物量及生物量分配的影響

生物量是植物群落中一定時(shí)間內(nèi)單位面積上的植物干重總量。林分生物量的多少，反映了林分利用自然的潛能，是衡量生產(chǎn)力的重要指標(biāo)，對(duì)評(píng)價(jià)該林分生產(chǎn)力和營(yíng)林水平具有重要意義。2009年10月對(duì)不同密度林分生物量及各組分生物量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 造林3 a后林分生物量及其分配

由表1可知，造林3 a后沙棗能源林林分生物量隨密度的減小而減小，不同密度林分生物量大小為10 000株/hm2＞6 667株/hm2＞4 444株/hm2＞3 333株/hm2＞2 500株/hm2.密度10 000株/hm2林分生物量比2 500株/hm2提高了60%，而比密度6 667株/hm2，4 444 株/hm2，3 333 株/hm2分別提高了3%，7%，35%.通過(guò)Spss16.0方差分析可知，密度10 000 株/hm2，6 667 株/hm2，4 444 株/hm2之間林分生物量無(wú)顯著差異，而與密度 3 333株/hm2，2 500株/hm2之間存在顯著差異。

3.3 造林密度對(duì)林分各組分熱值的影響

熱值是單位質(zhì)量的物質(zhì)完全燃燒所釋放出來(lái)的熱量，植物各組分的熱值是各組分干物質(zhì)單位質(zhì)量完全燃燒所釋放的熱量。熱值是計(jì)算林分能量的基礎(chǔ)，在生物量和熱值的基礎(chǔ)上可以計(jì)算林分的現(xiàn)存能量。沙棗能源林各組分熱值、灰分含量、去灰分熱值見(jiàn)表2.

不同密度下，各組分熱值大小變化規(guī)律一致，依次為:葉＞枝＞干＞根。經(jīng)方差分析可知，不同密度之間各組分熱值均無(wú)顯著差異。灰分含量是植物體對(duì)元素聚集度的體現(xiàn)，特別是金屬元素。不同密度下各組分灰分含量大小順序均為:葉＞根＞枝＞干。去灰分熱值是去除由于元素聚集不同造成的熱值差異，更能體現(xiàn)各組分熱值的真實(shí)情況。不同密度下各組分去灰分熱值大小順序均為:葉＞枝＞干＞根，經(jīng)檢驗(yàn)，不同密度之間各組分去灰分熱值也不存在顯著性差異。

表2 沙棗能源林各組分熱值及去灰分熱值

3.4 不同造林密度能量現(xiàn)存量比較

林分的能量現(xiàn)存量體現(xiàn)培育的目的林分在現(xiàn)有生態(tài)條件下所固定的太陽(yáng)能總量，可作為燃料型能源林評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。根據(jù)林分各組分平均熱值和各組分生物量乘積，推出各組分能量現(xiàn)存量，再累加得林分能量現(xiàn)存量。不同密度林分能量現(xiàn)存量比較，見(jiàn)表3.

表3 不同密度林分能量現(xiàn)存量比較

由表3可以看出，由于不同密度之間熱值無(wú)顯著差異，能量的大小取決于林分生物量。能量現(xiàn)存量的變化規(guī)律和林分總生物量變化規(guī)律呈現(xiàn)一致性，均隨著密度的減小而減小。造林3 a后，密度10000株/hm2能量現(xiàn)存量最大，分別比6 667株/hm2，4 444株/hm2，3 333 株/hm2，2 500 株/hm2提高了4%，7%，36%，59%.經(jīng)方差分析可知，密度10 000株/hm2，6 667 株/hm2，4 444 株/hm2之間能量現(xiàn)存量無(wú)顯著差異，但均與密度3 333株/hm2，2 500株/hm2存在顯著差異。

4 結(jié)論與討論

1)通過(guò)對(duì)造林后第2年和第3年的連續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)不同造林密度下株高和地徑的生長(zhǎng)量變化規(guī)律一致。造林第3年株高和地徑增長(zhǎng)速度明顯慢于第2年，分別降低56% ～75%，47% ～61%.

2)造林3 a后，沙棗能源林林分生物量隨密度的減小而減小。密度10 000株/hm2，6 667株/hm2，4 444株/hm2之間林分生物量無(wú)顯著差異，而與3 333株/hm2，2 500株/hm2之間存在顯著差異。

3)熱值僅在各組分之間存在差異，而不同密度之間熱值不存在差異，說(shuō)明密度不會(huì)對(duì)熱值產(chǎn)生影響。

4)能量現(xiàn)存量和林分總生物量的變化規(guī)律呈現(xiàn)一致性，均隨著密度的減小而減小。密度10 000株/hm2，6 667 株/hm2，4 444 株/hm2之間同樣不存在差異，而與3 333株/hm2，2 500株/hm2之間差異顯著。

因此，綜上所述，從造林后 3 a來(lái)看，密植(10 000株/hm2，6 667 株/hm2，4 444 株/hm2)的生物量及能量現(xiàn)存量明顯高于疏植(3 333株/hm2，2 500株/hm2)。所以，對(duì)于以獲得生物質(zhì)能為目的短輪伐期經(jīng)營(yíng)的燃料型沙棗灌木能源林培育來(lái)說(shuō)，密植要好于疏植。但在實(shí)際生產(chǎn)中不能只考慮生物量和熱能，還需考慮生產(chǎn)成本問(wèn)題，在10 000株/hm2，6 667株/hm2，4 444株/hm2這3種密度林分生物量和熱能無(wú)差異的前提下，以密度4 444株/hm2生產(chǎn)成本最小。從株高、地徑生長(zhǎng)變化來(lái)看，造林第3年沙棗生長(zhǎng)勢(shì)開(kāi)始減弱，株高、地徑生長(zhǎng)量明顯小于第2年。因此，2 a～3 a可以作為沙棗林的最佳輪伐期。

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