章古台沙地15年生刺榆生长特性研究

曹宇

（辽宁省固沙造林研究所，辽宁 阜新 123000）

章古台沙地15年生刺榆生长特性研究

曹宇

（辽宁省固沙造林研究所，辽宁 阜新 123000）

采用树干解析法对章古台沙地15年生刺榆人工林胸径、树高、材积生长量进行调查，分析表明：刺榆胸径快速生长主要集中在4～11 a，树高快速生长在3～9 a，分别于5 a时达到最大，材积生长速生期为6～11 a，峰值出现于7 a时。胸径生长与材积变化规律比较接近，以胸径作为材积生长速生期的预判指标相对树高可靠。在15 a时刺榆材积连年生长量仍大于平均生长量，生长处于稳定阶段，可持续发挥其防护效能。根据年龄与胸径、树高、材积之间的相关性，采用二项式进行生长方程的拟合，方程显著性均达到极显著水平（p<0.01）。回归方程为胸径/年龄y=-0.047x2+1.492x-3.203（R2=0.978）；树高/年龄y=-0.019x2+0.651x-0.496(R2=0.974)；材积/年龄y=-2.62×10-5x2+0.002x-0.007（R2=0.972）。

刺榆；生长特性；章古台

刺榆Hemiptelea davidii，又名钉枝榆，榆科刺榆属落叶小乔木，高可达10 m，或呈灌木状，原产中国，朝鲜半岛也有分布，欧洲及北美均有栽培，为我国珍稀濒危树种[1]。刺榆耐干旱贫瘠，中性或微酸性土壤均能生长，是优良的固沙树种，作为伴生树种能与樟子松、油松等树种进行混交[2]。辽宁省固沙造林研究所于2001年，从其天然分布区内蒙古吉尔嘎朗地区引进苗木，在章古台万亩林实验区开展了刺榆小规模造林试验，营建各类人工林面积10 hm2。经过10余年观察，其生长稳定，尤其在应对极端气候条件及抗病虫害等方面表现出了较强的适应性[3]。目前，针对沙地刺榆生长特性的相关研究较少，本文通过对15年生刺榆生长特性的研究，探究其生长规律，为进一步推广应用提供科学依据和理论支持。

1 研究区概况

研究区位于辽宁省彰武县章古台镇(121°53'～ 122°29'E，42°43'～42°52'N)，该地处科尔沁沙地东南缘，属亚湿润干旱区森林草原气候，平均海拔227 m，年均降水量为450～500 mm，年均蒸发量l 570 mm，年均气温6.1℃，无霜期154 d，≥10℃年有效积温2 800～3 200℃。土壤类型以风沙土为主，由河流冲积物形成。区内植被是以樟子松、油松等为主的针叶固沙林，林下有少量伴生植物，包括小叶鼠李Rhamnus parvifolia、家榆Ulmus pumila、桑树Morus alba、胡枝子Lespedeza bicolor、南蛇藤Celastrus orbiculatus、白蔹Ampelopsis japonica、小叶锦鸡儿Caraganamicrophylla、山里红Crataegus pinnatifida、小叶朴Celtis bungeana、小叶杨Populus simonii等[4]。

2 研究方法

2.1 标准地设置

研究地林分位于辽宁省固沙造林研究所章古台万亩林实验区（2林班），为刺榆纯林，立地类型为平缓沙地，2001年造林，造林时选用1年生实生苗，株行距3 m×3 m，定植当年进行1次除草抚育，而后以粗放管理为主，期间未经间伐调控密度。2015年，在刺榆林分内设置标准地1块，面积660 m2，对标准地内所有树木进行每木检尺，测定胸径、树高（表1）。

表1 刺榆林分基本情况

2.2 生长量调查

对刺榆生长量的调查采用树干解析法，在标准地内选取3株平均木进行树干解析，采用1 m区分段，分别在树高5 cm（0号盘）、0.5 m、1.3 m（胸径盘）、1.5 m、2.5 m、3.5 m、4.5 m、5 m（梢底盘）处截取圆盘。按照解析木技术要点进行操作，计算解析木胸径、树高、材积的总生长量、平均生长量、连年生长量。

图1 刺榆胸径总生长量

2.3 数据处理

应用SPSS20.0软件对获得数据进行相关生长方程的拟合及显著性检验。

3 结果与分析

3.1 胸径生长过程

由图1、2可知，刺榆在所测的年龄范围内，从第4年开始胸径生长快速增加，5～7 a时，连年生长量和平均生长量达到最大，连年生长量最大值出现在5 a时，为1.23 cm，平均生长量最大值出现在7 a时，为0.80 cm，而后随年龄增加连年生长量和平均生长量增长速度开始减缓。9～11时，连年生长量仍保持在0.50 cm以上增长。11后胸径生长开始逐渐下降，连年生长量与3 a时接近，为0.30 cm左右。刺榆胸径生长主要集中在前中期为4～11 a。

图2 刺榆胸径平均、连年生长量

3.2 树高生长过程

由图3、4可知，刺榆树高生长主要集中在前期，3～7 a时连年生长量均在0.40 m以上，表明高生长进入快速生长阶段，高峰值出现在5 a时，为0.65 m，平均生长量在7 a时达到最大为0.53 m。 7～9 a时，连年生长量和平均生长量趋缓。9 a后高生长开始明显下降，平均生长量比较平缓减小，连年生长量急剧下降，至第15年时达到最低，仅为0.04 m。

图3 刺榆树高总生长量

图4 刺榆树高平均、连年生长量

3.3 材积生长过程

从图5、6可看出，刺榆材积生长量随年龄增加逐渐增加，在6 a时开始迅速增加，至11 a时，连年生长量一直呈现快速增长趋势，在7 a时达到峰值，为0.002 m3。11 a后增长速度明显减缓并逐渐趋于稳定，在15 a时材积连年生长量与平均生长量比较接近，分别为0.001 3 m3和0.001 2 m3，连年生长量仍大于平均生长量，表明材积生长仍处于稳定生长阶段。

图5 刺榆材积总生长量

图6 刺榆材积平均、连年生长量

3.4 生长方程拟合

从图1、3、5可看出，15年生刺榆胸径、树高、材积总生长量与年龄呈标准曲线关系。在所测年龄范围内，以年龄为自变量，胸径、树高、材积为因变量，采用二项式建立回归方程[5-6]，见表2。方程拟合精度和预测精度均较高，较为适合章古台地区15 a以内林龄现有刺榆林分胸径、树高、材积的生长预测。

表2 15年生刺榆胸径、树高、材积与年龄的回归方程

4 结论与讨论

4.1 通过对刺榆胸径、树高和材积生长过程的分析，胸径快速生长主要集中在4～11 a，树高快速生长在3～9 a，连年生长量均于第5年时达到最大为1.23 cm和0.65 m。材积生长速生期为6～11 a第7年出现峰值，为0.002 m3。胸径生长变化规律与材积生长比较接近，以胸径作为材积生长速生期的预判指标相对树高可靠。

4.2 刺榆在章古台地区15 a时，材积连年生长量仍大于平均生长量。表明在现行密度条件下，材积连年生长量与平均生长量比较接近，说明刺榆材积生长在15 a时处于稳定阶段，仍能发挥其防护功能。受所调查林分林龄所限，刺榆的防护成熟龄为何时，有待今后研究。

4.3 章古台地区15 a刺榆人工林胸径、树高和材积与年龄的生长方程，决定系数（R2）均高达0.97以上，达到极显著水平（p<0.01），较为适合该地区林龄15 a以内现有刺榆林分胸径、树高、材积的生长预测。对于模型在其它地域的适用性仍有待进一步验证。

［1］马毓泉，富象乾，陈山，等.内蒙古植物志［M］.2版.呼和浩特：内蒙古人民出版社，1990：115-116.

［2］焦树仁，曹文生，李玉航，等.章古台沙地造林树种选择试验［J］.防护林科技，2013，（2）：6-9.

［3］曹文生，焦树仁，王国晨，等.章古台造林树种引种与乡土树种对比栽培试验［J］.防护林科技，2005，（1）：14-17.

［4］孟鹏.章古台沙地37年生赤松和樟子松生长特性研究［J］.辽宁林业科技，2013，（5）：20-23.

［5］马丰丰，贾黎明.林分生长和收获模型研究进展［J］.世界林业研究，2008，21（3）：21-27.

［6］张建国，段爱国.理论生长方程与直径结构模型的研究［M］.北京：科学出版社，2004.

（责任编辑：苑 辉）

S758.2；S792.19

A

1001-1714（2017）02-0041-03

2016-11-07

辽宁省科学技术计划项目（2015103024）。

曹宇（1983-），男，工程师，现从事沙地生态修复方面研究。E-mail：18741846927@163.com。