林分密度对华北落叶松人工林生长特征影响的研究

刘 菊

(山西省林业科学研究院，山西 太原 030012)

华北落叶松(Larixprincipis-rupprechtii)是中国特有树种，主要分布于山西省关帝山、管涔山、五台山、恒山、太岳山等山地，目前已引种到陕西、宁夏、内蒙古和北京各地。其天然地理分布主要在111°22′～117°00′E，36°39′～44°30′N，海拔1 600 m～2 800 m范围内，常和桦木(Betula)、云杉(PiceaasperataMast.)、山杨(Populusdavidiana)等混交，或成小面积单纯林，是我国华北暖温带湿润半湿润气候区山地林区的主要造林树种，尤其对山西黄土高原地区涵养水源、防风固沙有不可替代的作用。

在同一地区，气候条件和栽培管理措施基本一致的情况下，同一树种在不同的林分密度下，林分的生长状况必然存在着一定的差异。山西省华北落叶松人工林，大多数由于林分密度偏大，得不到适时的抚育间伐，而影响了林内太阳辐射，导致侧枝大量干枯，甚至整株死亡。如何确定华北落叶松人工林的合理密度，已有大量学者进行了研究，而大多数研究仅从林木生长、多样性功能、水保效益等中选择某一要素作为指标，而且在样地布设与选择过程中，没有充分考虑立地条件的差异性。为此，笔者在试验样地选择时，选择关帝山国营林场30年生、立地条件相同的华北落叶松人工林为调查对象，消除了立地差异对林分密度的影响，对林分密度与华北落叶松中龄林生长特征的相关性进行了研究，探索其中存在的变化规律，以期为山西省华北落叶松人工林向着可持续方向发展，获得更大的生态和经济效益提供理论依据。

1 研究区概况

该研究在山西省关帝山国有林场进行。关帝山地处吕梁山系中段，地理坐标111°30′～111°40′E，37°28′～37°35′N.属暖温带大陆性山地气候区，年平均气温3.0 ℃～4.0 ℃，年平均降水量550 mm，年均日照2 800 h，无霜期110 d左右，土壤以棕壤居多。

2 研究方法

2.1 标准地设置

选用全面踏查-典型样方抽查的方法。选择具有代表性、立地条件较一致、同一等高线上的阴坡中部地段，林龄为30年生的华北落叶松不同密度的标准地(100 m×100 m)1个，将其内划分成25个小样地(20 m×20 m)。在25个小样方中，其中1个样方落叶松株数较少、混交其它树种较多，故排除。因而有效样方数为24个。标准地内，灌木种类较少，草本植物主要有小红菊(Dendranthemachanetii)、龙牙草(AgrimoniapilosaLedeb.)等；内无明显病虫害，人为活动和破坏基本没有，能确保研究结果的科学性和准确性。

2.2 调查内容

2016年7月初至9月底进行样地调查，记录样地林木胸径、树高、冠幅、枝下高、相对位置等；记录样地基本信息，对胸径大于起测经级(4 cm)的乔木进行每木检尺，计算胸径和树高，及各样方胸径(D)、树高(H)、冠幅(Cw)、枝下高(Hc)等平均值。

2.3 数据处理

所有数据用Microsoft Excel 2010进行整理，通过ForStat2.0(统计之林)数据处理软件对林分密度与生长因子进行Pearson相关分析。通过胸径、树高、枝下高、冠幅与林分密度的相关关系找出其中的变化规律，并分析其成因。

华北落叶松人工林样地调查统计结果见表1.

表1 华北落叶松人工林样地调查统计

3 结果分析

3.1 林分密度与林分生长因子的相关性

在24个样地中，选择密度最大、最小和接近平均值的3个样方数据，对林分生长因子树高、冠幅、枝下高和胸径之间的相关关系进行分析，相关性系数见表2.

表2 不同密度林分因子间的相关性

从表2可以看出，密度为725株/hm2时，树高、胸径、枝下高和冠幅间均不存在显著的相关关系。密度为200株/hm2时，胸径与树高、冠幅显著相关，胸径、冠幅与枝下高，树高与冠幅、枝下高不存在显著相关关系。当林分密度为1 400株/hm2时，胸径与树高极显著相关，胸径与冠幅、枝下高，树高与冠幅、枝下高以及冠幅与枝下高之间均不存在显著的相关关系。

3.2 林分密度对林分生长因子的影响

3.2.1 林分密度对冠幅的影响

林分密度对冠幅的影响见图1.

图1 林分密度与冠幅的关系

从图1可以看出，密度与冠幅呈显著的负相关关系。即，密度越大，平均冠幅越小；反之，平均冠幅越大。其回归方程为：y=-0.011 3x+28.926,R2=0.764 6,P<0.01.随着密度增大，冠幅相应减小，这主要是由于营养生长空间的差异造成的。营养空间的大小首先影响到树冠的发育，密度大时，林木间相互挤压抑制了冠幅生长，造成冠幅窄小。反之，密度小时，林木的营养面积大，因而林木冠幅会随之增大。

3.2.2 林分密度对枝下高的影响

林分密度对枝下高的影响见图2.

图2 林分密度与枝下高的关系

如图2所示，枝下高与林分密度间呈显著的正相关关系，即随着林分密度的增大，枝下高有递增的趋势。其回归方程为：y=0.005 7x+1.665 3,R2=0.666 9,P<0.01.根据人工林林分生长过程特征，其大致可分为3个时期，即自由生长期、竞争期和自然稀疏期。该区标准地华北落叶松人工林林龄平均为30年，林分密度从200株/hm～1 400株/hm之间均匀分布，林分基本已经进入竞争期，甚至到了自然稀疏期。而枝下高反映了林木营养空间的动态变化。所以，这一时期随着林分密度的增大枝下高而递增的现象是符合正常规律的。

3.2.3 林分密度对树高的影响

林分密度对树高的影响见图3.

图3 林分密度与树高的关系

从图3可以看出，林分密度对林木平均树高并无显著影响。这主要是因为树木的高生长是由多个因子综合影响决定的，如树木的遗传特性、林分所处的立地条件等，但其与立地条件的关系最为密切，对其反映也最灵敏。在立地条件一致的情况下，树高几乎不受林分密度的影响，或者说密度对树高生长的作用，比对其它生长因子的作用要弱。

3.2.4 林分密度对胸径的影响

林分密度对胸径的影响见图4.

图4 林分密度和胸径的关系

多数研究表明，胸径的生长与林分密度密切相关，且多呈负相关关系，即林分密度越大，平均胸径越小。从图4可以看出，胸径随着林分密度的增大而逐渐减小，其回归方程为：y=-0.003 9x+22.939,R2=0.587 6,P<0.01.这是由于林分密度小时，林木的枝干可以获得足够的伸展空间和光照条件，所以胸径生长比较快。而随着林分密度增大，林地水分和光照条件受到影响，林木对林地营养物质存在激烈竞争，从而导致林木生长受到限制，故胸径生长变慢。

4 结论与讨论

1) 研究区30年生华北落叶松人工林，林分密度与树高无显著相关关系，与枝下高呈显著正相关关系，与冠幅和胸径呈负相关关系。

2) 密度为725株/hm2时，胸径、冠幅、树高和枝下高之间均不存在显著的相关关系。密度为200株/hm2时，胸径与树高、胸径与冠幅显著相关，胸径与枝下高、树高与冠幅、树高与枝下高、冠幅与枝下高不相关。密度为1 400株/hm2时，胸径与树高极显著相关，胸径与枝下高、胸径与冠幅、树高与冠幅、树高与枝下高、冠幅与枝下高不相关。

3) 林分密度是营林工作中能够有效控制的因子，是形成合理空间结构的基础，也是林木个体生长发育空间大小的决定性因子。故而，本研究在大量样地调查的基础上，对林分密度、平均树高、胸径、冠幅、枝下高等进行相关关系分析，可以为指定研究区华北落叶松人工林合理经营密度的具体措施提供理论依据。

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