羅家新

(本溪市森林資源調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)室，遼寧 本溪 117000)

根據(jù)樹木生長的不同階段，樹高、胸徑、材積等生長量指標(biāo)均會表現(xiàn)與林齡相對應(yīng)的變化規(guī)律，結(jié)合樹木不同生長階段表現(xiàn)出的規(guī)律，可以對未來進(jìn)行長期的預(yù)測。通過擇伐后保留林分的情況建立樹高、胸徑和材積生長量模型，這種生長模型預(yù)測可以為林業(yè)生產(chǎn)提供合理的森林經(jīng)營管理措施和規(guī)劃，達(dá)到培育速生、豐產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)林木的目的，為森林資源可持續(xù)發(fā)展提供可靠數(shù)據(jù)支撐[1]。

闊葉紅松林是中國東北東部山區(qū)的地帶性森林植被，是溫帶針闊混交林的典型代表，和全球同緯度地區(qū)的森林相比，以其建群種獨(dú)特、物種多樣性豐富及含有較多的亞熱帶成分而著稱[2]。為了迅速恢復(fù)闊葉紅松林資源,我省部分國營(集體)林場在次生林采伐跡地上,通過人工營造紅松(Pinuskoraiensis) 、栽針保闊、幼撫留樹等措施,培育了大面積的人工闊葉紅松林[3,4]。本研究選用本溪市生態(tài)林總場臥龍林場內(nèi)50余株闊葉紅松林內(nèi)的解析木生長數(shù)據(jù)，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和前人研究成果，描述闊葉紅松林內(nèi)20a內(nèi)的生長過程。在此基礎(chǔ)上嘗試用常用的樹木理論和經(jīng)驗(yàn)生長模型來擬合林木的生長過程，從而實(shí)現(xiàn)闊葉紅松林生長過程的準(zhǔn)確預(yù)測，為科學(xué)的研究分類經(jīng)營管理提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

研究區(qū)位于遼東山區(qū)本溪市生態(tài)林總場臥龍林場牛心臺工區(qū)闊葉紅松林內(nèi)，屬長白山千山支脈，地貌為石質(zhì)低山輕度侵蝕，海拔300～450 m,年平均氣溫6～8 ℃，年降水量為800～900 mm，平均日照時(shí)數(shù)相對較少，年日照時(shí)數(shù)為2 200～2 400 h，年平均相對濕度在65%左右，平均無霜期110～160 d。全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，冬季平均風(fēng)速為2.6 m·s-1，夏季平均風(fēng)速為2.4 m·s-1。土壤多為山地棕色森林土，土層厚度25～40 cm，山體坡度為12 °～30 °，土壤pH值為5.5～6.5。主要樹種為紅松、云杉(PiceaasperataMast.)、冷杉(AbiesfabriMast.Craib)、椴樹(TiliatuanSzyszyl)、色木(AcermonoMaxim.)等。灌木層為榛子(CorylusmandshuricaMaxim.)、胡枝子(Lespedezabicolor)、山里紅(Crataegus)、忍冬(Loniccraaponica)等[5]。

2 研究方法

2.1 解析木的選取

在試驗(yàn)地內(nèi)共設(shè)置5 塊標(biāo)準(zhǔn)地。 在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，按徑階統(tǒng)計(jì)分組，分組后按等斷面積分級標(biāo)準(zhǔn)木法將林木按大小分為5級。 然后分別計(jì)算各徑級的平均直徑及平均高，并以此為標(biāo)準(zhǔn)選擇與林分平均直徑(D)和平均高(H)相接近(一般要求相差在±5%以下)且干形中等、樹干無分叉的林木作為解析木。 每塊標(biāo)準(zhǔn)地共選擇解析木 10 株，共計(jì) 50 株[4]。

2.2 保留木生長量的測量

試驗(yàn)地為天然次生林 1975 年擇伐后冠下人工栽植紅松形成的闊葉紅松混交林。1993 年春進(jìn)行一次生長撫育,并進(jìn)行定位觀測。 試驗(yàn)區(qū)總面積4.2 hm2,西南坡,坡度20,樹種組成為5紅2云2冷1椴+色(不計(jì)小徑木),林齡40 a。2013年對試驗(yàn)地內(nèi)的樹木進(jìn)行再次調(diào)查，調(diào)查試驗(yàn)地內(nèi)闊葉樹的種類、株數(shù),通過每木檢尺實(shí)測闊葉紅松林內(nèi)樹木的胸徑、樹高,通過計(jì)算得出的各年樹木的生長量；收集樣地的常年觀測資料。

3 結(jié)果與分析

3.1 保留林分與生長量的數(shù)學(xué)模型

根據(jù)擇伐跡地保留林木的生長規(guī)律和林木保存率的變化規(guī)律，可以對山坡中部闊葉紅松林，擇伐后20a期間保留林分的生長建立初步的數(shù)學(xué)模型。由于伐后保留林分的實(shí)際材積總生長量是各個樹種保留木實(shí)際材積生長量的總和，因此，伐后某一時(shí)期保留林分的實(shí)際材積總生長量是：

式中：V實(shí)—伐后某一期間保留林分實(shí)際材積總生長量；Sid—采伐時(shí)某一胸徑某一樹種保留木的株數(shù)；Hid—采伐時(shí)某一胸徑某一樹種的保留木經(jīng)擇伐后若干年的林木保存系數(shù)；Vid—采伐時(shí)某一胸徑某一樹種的立木材積；V留—采伐時(shí)保留林分的蓄積；i—保留林木的樹種編號順序，1,2，…n。紅松為1，云杉為2，冷杉為3，椴樹為4，色木為5…；d—采伐當(dāng)時(shí)保留木胸徑12,13，…m。

表1 擇伐后20年保留林分不同胸徑林木材積估算結(jié)果

樹種編號胸徑d/cm121620242832合計(jì)紅松S1d-10520252080V1d-0．650．851．081．341．68H1d-0．850．860．880．890．89S1dV1dH1d-5．543．6718．9729．7820．9787．94云杉S2d55101015-45V2d0．600．750．961．211．51-H2d0．730．750．750．750．75-S2dV2dH2d2．192．817．207．2016．99-38．27冷杉S3d402015---75V3d0．440．660．94---H3d0．730．710．69---S3dV3dH3d12．859．379．73---31．95椴樹S4d5510515545V4d0．290．400．540．710．921．15H4d0．840．860．870．880．890．90S4dV4dH4d1．221．724．703．1212．285．1828．22色木S5d5-55--15V5d0．18-0．470．67--H5d0．86-0．850．83--S5dV5dH5d0．77-2．002．78--5．55總和∑∑Sid260∑∑SidVidHid191．93

3.2 數(shù)學(xué)模型與實(shí)際生長量的驗(yàn)證

以遼東山區(qū)立地條件較好的斜坡闊葉紅松林為研究對象，估算其伐后20 a的林分蓄積，實(shí)際材積總生長量及其組成的變化情況。該林分伐后的保留林分組成5紅2云3椴1冷+色，保留林分蓄積為91.1 m3,其單位面積林木株數(shù)按徑級的分配及20 a后林分蓄積量和生長量的估算結(jié)果見表1。

估算的結(jié)果與實(shí)際調(diào)查的結(jié)果是相吻合的，依據(jù)采育結(jié)合的原則，伐后保留100 m3·hm-2左右的林分蓄積，20 a后林分的蓄積量將增長約一倍，材積年生長量約為5 m3·hm-2,年平均材積生長率約為5.5%，林分組成中速生的冷杉有所增長，這也再一次說明采育擇伐對于闊葉紅松林是具有廣闊前景的。

V實(shí)=191.93-91.10=100.83 m3·hm-2

材積生長量=100.83÷20=5.04 m3·hm-2·a-1

年平均材積生長率=5.04 ÷91.1=5.5%

4 結(jié)論

以遼東山區(qū)立地條件較好的斜坡闊葉紅松林為研究對象，估算其伐后20 a的林分蓄積，研究實(shí)際材積總生長量及其組成的變化情況。本研究所用紅松的解析木均為40 a左右，為了進(jìn)一步研究紅松生長規(guī)律，也需要不同林齡的生長量的數(shù)據(jù)，希望在未來的研究中有所完善。

[1] 黃鑫春.遼東落葉松人工林生長規(guī)律研究[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,36(1):79-83

[2] 劉錦波,殷鳴放,王立成,等.不同間伐強(qiáng)度對日本落葉松復(fù)層林下針葉樹種生長的影響[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,37(1)：164-169

[3] 中國科學(xué)院林業(yè)土壤研究所.紅松林[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社,1980：215-228

[4] 張春鋒,殷鳴放,孔祥文,等.不同間伐強(qiáng)度對人工闊葉紅松林生長的影響[J].遼寧林業(yè)科技,2007，33(1)：12-15,27

[5] 劉錦波.不同光照強(qiáng)度對4種針葉幼樹生長的影響[J].林業(yè)科技,2016，41(3)：17-19

[6] 劉勝利,劉樹仁,段秀梅.不同經(jīng)營措施對次生林冠下紅松樹高生長的影響[J].遼寧林業(yè)科技,2014,41(3):18-22