沙地樟子松人工林不同林龄林木高生长的研究

周凤艳

（辽宁省固沙造林研究所，辽宁 阜新 123000）

樟子松(Pinus sylvestris var.Mongolica)于20世纪50年代在科尔沁沙地引种，现已成为三北地区主要乔木造林树种，其人工林主要分布在我国北部的辽宁、陕西、内蒙古、新疆和甘肃等13个省（市、自治区）300多个县[1]。樟子松适应性强，能适应土壤水分较少的山脊及向阳山坡，以及较干旱的沙地和石砾沙地[2]。樟子松生长快、树形美、材质好、抗风沙，经过近些年的人工引种栽培和造林，成为一个有前途的造林树种[3-4]。尤其是在干旱、半干旱风沙地区，已经成为营造防风固沙林、农田草场防护林、水土保持林和用材林的主要树种，并能够取得很好的社会、生态、经济效益[1]。但自20世纪90年代以来却出现了枝叶变黄、生长势衰弱、病虫害，继而全株死亡的大面积衰退现象[5]。樟子松人工林经过60多年的生长，已经到了生长末期，因此，有必要对第1代沙地樟子松人工固沙林的生长状况进行分析总结，为樟子松人工林的培育提供理论依据。本文通过对不同林龄沙地樟子松人工林的树高生长状况进行调查分析，总结沙地樟子松人工林树高随林龄变化规律，为全面提高我国樟子松人工林营林水平提供坚实的理论基础。

1 试验地概况

实验地位于辽宁省彰武县北部的章古台镇，42°43′-42°50′N、122°11 ′-122°37′E， 是典型的大陆性气候，属温带亚湿润干旱气候区，主要气候特点是干旱多风，年平均气温6.1℃，最高35.2℃，最低－29.5℃，近10年年降水量285.9～720.1 mm，且多集中于6-8月份，年蒸发量1600mm，约为降水量的3倍，空气相对湿度60.4%。年均风速3.0～3.7 m·s-1，每年大于5 m·s-1的起风沙达240次之多。≥10℃有效积温2 800～3200℃。早霜在9月底或10月初，晚霜在4月中下旬，无霜期约150d[6-7]。平均海拔226.5m。最大地貌特征就是沙丘相间相垒，洼地纵横。该区土壤以风沙土为主，主要为生草风沙土和流动风沙土，由河流冲积物形成，沙层厚30 m左右，PH值6.8～7.0。本文研究地为生草风沙土[7-8]。研究区内植被类型主要是以樟子松、油松（Pinus tabuliformis）为主的固沙针叶林，林下有少量伴生植物[9]。

2 试验方法

2.1 样地的设置

通过大量的现场踏查及造林档案查对，以10林龄为一个龄阶，选择10～60a林龄、立地条件尽量做到大致相似的樟子松人工林标准地36块。标准地基本情况参见表1。

2.2 林木树高测定

在选择的标准地内进行树高每木调查，使用美国Laser Technology公司生产的CRITERION RD1000红外线测树仪逐株测定立木2008年到2015年的树高，计算得到2008年到2015年的树高连年生长量。

表1 标准地基本情况表

3 结果与分析

3.1 林龄与树高生长量之间相关性分析

利用SPSS 20软件(在0.05水平下)对不同林龄下的树高生长量进行相关性及显著性方差分析，见表2、表3；将不同林龄树高平均值和标准差值即差异性进行列表分析，见表4。

表2 樟子松林龄与树高的相关性

表3 不同林龄树高方差分析表

表4 不同林龄树高差异性表

由表2～表4可以看出沙地樟子松的树高和林龄相关性极显著。随着林龄的增加，樟子松的树高生长量增加。10a生沙地樟子松树高生长量最小，为3.33m，60a最大，为12.95m，10-60a之间树高皆有显著性差异，10a和60a之间差异性最大，均值差为9.62m；40a和60a之间差异最小，均值差为0.64m。

3.2 沙地樟子松人工林生长模型的建立

由沙地樟子松高生长的相关性分析表看出林龄与树高相关性极显著，因此可以建立一个数学模型来分析和预测樟子松的生长规律。运用SPSS 20进行线性函数、幂函数、指数函数、对数函数、二次抛物线、三次抛物线、S曲线、双曲线、复合方程、生长方程以及logistic等多方程拟合，选择回归系数R2最大且均值差最小的作为该曲线方程。拟合的结果如表5。下2008年至2015年的树高连年生长量进行方差分析和多重比较，结果见表6、表7，同时绘制沙地樟子松人工林连年生长量曲线，见图1。

表5 林龄与树高的回归分析结果

由表6、表7、图1可知:不同年份各林龄间树高生长量有显著性差异。2008-2015a树高60a最小。2008-2010a树高30a最大；2011-2013a树高20a最大；2014-2015a树高10a最大。由差异性检验分析得出:2008-2010a间30a与60a显著性差异性最大，2011-2013a时20a与60a显著性差异性最大，2014-2015a时10a与60a显著性差异性最大。2008a 时 10、50、60a 之间无显著性差异，20、30、40a之间无显著性差异；10、50、60a 与 20、30、40a 有显著性差异。 2009a 时 10、50、60、20a 与 30、40a 无显著性差异，其余林龄间均有显著性差异。2010a时10a与 50a、40a与 20、30a无显著性差异，其余林龄间均有显著性差异。2011a时40a与10、30a无显著性差异；30a与20、40a之间无显著性差异，其余林龄间均有显著性差异。2012a时10、30、40a间无显著性差异，其余林龄间均有显著性差异。2013a时10a 与 20a、10a 与 40a、30a 与 40a、50a 与 60a 无

利用SPSS 20软件(在0.05水平下)对不同林龄显著性差异，其余林龄间均有显著性差异。2014a时10a与20a、50a与60a无显著性差异，其余林龄间均有显著性差异。2015a时10a与20a、30a与40a、50a与60a无显著性差异，其余林龄间均有显著性差异。2008a与2009a的显著差异性这6个林龄基本一致，2010-2012a的显著差异性这6个林龄基本一致，2013-2015a的显著差异性这6个林龄基本一致。

表6 单因素方差分析表

图1 连年生长量曲线

表7 樟子松树高连年生长量差异性分析结果

分析各个林龄樟子松树高生长量的大小，发现10a樟子松人工林2008a的当年生长量最小，且2008-2015a该林龄的樟子松连年生长量一直在增加，到2012a以后生长量显著增加，且在2012a以前同20a樟子松生长量有显著性差异，2012a之后无显著性差异。通过查询气象资料发现这个阶段没有极端自然灾害天气发生，表明10a樟子松到2012a后进入到下一个生长发育阶段。20a樟子松生长量在所选四个林龄中一直很大，而且从2008—2015a没有发生明显的变化，表明该阶段的樟子松处于一个稳定的高生长阶段。30a林龄沙地人工林樟子松2008-2015a的连年生长量表现为随着年龄增长，樟子松的连年生长量先增长，到2013年开始持续下降。由此可见，樟子松在这一生长过程中，生长速度已经开始减弱，进入了下一个生长发育时期。同时发现20a樟子松与30a樟子松几乎无显著性差异，说明这段时期两林龄可能处于同一阶段。30a与40a在2012a前有显著性差异，说明这段时期两林龄可能处于不同的生长发育阶段，2012a之后两者无显著性差异，说明这段时期两林龄可能处于同一阶段。40a樟子松连年生长量波动不大，40a各年份生长量无显著性差异，说明处于同一个生长发育阶段。50a各年份生长量无显著性差异，说明处于同一个生长阶段，且40a与50a差异性显著，说明这段时期两林龄可能处于不同的生长发育阶段。60a整体无显著性差异。与50a无显著性差异，这段时期两林龄处于同一阶段，高生长速度相近。

4 结论

综上所述，沙地樟子松人工林的树高随着林龄的增加而增大，且各林龄之间皆有显著性差异；造成树高连年生长量不同的主要原因是由于处于不同的生长发育阶段。在整个生长发育阶段，树高与林龄有极显著相关性，随着林龄的增大而增加，而樊晓英等[10]、格日勒等（2004）对毛乌素沙地东南部部分林龄的樟子松生长状况调查分析得出树高和树龄有较大的相关性，随着树龄的增大而增加。同时由于立地条件的差异（受标准地条件的限制），本研究中40a的各林分因子生长量高于50a和60a，同样的结论也出现在罗玲[11]对毛乌素沙地不同立地条件下樟子松人工林的研究中，在毛乌素沙地，樟子松人工林的树高及其相应的平均生长量和峰值时的连年生长量以丘间低地最大，沙丘上部最小，平坦沙地、沙丘下部以及沙丘中部依次介于二者之间。因此，沙地樟子松人工林在整个生长发育期间，其树高随着林龄的增加而增加，立地条件的差异可能会延长或缩短这种进程，但不会改变这种趋势。

［1］朱教君，曾德慧，康宏樟，等.沙地樟子松人工林衰退机制［M］.北京:中国林业出版社，2005.

［2］苏红军，赵锋，李洪光.沙地樟子松生长规律的研究［J］.防护林科技，2005， (5):12-13.

［3］于海燕.不同小生境下樟子松和油松生长状况的研究［D］.呼和浩特:内蒙古农业大学，2009.

［4］格日勒，斯琴毕力格，金荣.毛乌素沙地引种樟子松生长特性的研究 ［J］. 干旱区资源与环境，2004，18(5):159-162.

［5］朱教君，范志平，曾德慧，等.不同起源沙地樟子松林结构与生长比较研究［J］(英文)Journal of Forestry Research，2003，（2）:

［6］曾德慧，姜凤岐，范志平，等.沙地樟子松人工林自然稀疏规律［J］.生态学报，2000，（2）:235-242.

［7］张日升，肖巍，于红军，等.沙地樟子松人工林合理经营密度的研究［J］.辽宁林业科技，2014.(4):12-15.

［8］张咏新.章古台沙地土壤水分状况及其与樟子松生长关系的研究［D］.沈阳:沈阳农业大学，2002.

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［10］樊晓英，廖超英，谢燕，等.毛乌素沙地东南部樟子松生长状况调查分析［J］.西北林学院学报，2008，（4）:112-116.

［11］罗玲.榆林沙区不同立地条件下樟子松人工林生长规律的研究[D].杨凌:西北农林科技大学，2008.