半干旱石质山区不同类型侧柏人工林生长模拟分析

崔秋芳，程倩，杨喜田

(1.河南牧业经济学院，河南 郑州 450046; 2河南农业大学，河南 郑州 450046)

侧柏(PlatycladusorientalisL.)是我国重要的荒山绿化树种之一，但用幼苗营造纯林存活率较低。选择针阔树种混交，对提高侧柏成活率，改善生态功能具有重要的意义。我省小浪底库区位于南太行石质山区，植被稀少，虽经几次侧柏造林，但其成活率均较低。为解决这一问题，采取和当地乡土树种山毛桃(Prunusdavidiana)混交造林，极大提高了成活率。目前，张子强[1]研究了北京落叶松人工林全林分的生长模型，段劼[2]等依据3种因子(林木生长、立地条件和林木竞争)建立了胸径生长模型；陈英等[3]通过建立北京地区侧柏的胸径和树高生长模型，分析其生长过程；阙小黎[4]研究得出坡位对闽楠人工林的树高、胸径和材积具有显著影响；廖美振[5]通过对杉木的胸径和树高生长模拟，认为红心杉是前期速生树种。而关于半干旱石质山区针阔混交林中针叶树种的树高和胸径生长模拟的研究还少有报道。本文开展了以侧柏纯林为对照，侧柏+山毛桃人工混交林为研究对象，采用标准木法，根据建立的侧柏树高和胸径的生长模型，进一步探讨针阔混交对侧柏生长的影响，为半干旱石质山区荒山绿化提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

研究区位于河南省济源市附近的南太行山区，地理坐标为34′57″ N，112′20″E，海拔350～700 m[6]。属于暖温带大陆性季风气候，春冬干燥，雨水少，夏秋降雨量大；土壤瘠薄，有大量石砾，主要为山地褐土，土壤结构不良[7]。

1.2 试验方法

以2003—2004年营造的侧柏+山毛桃实生苗人工混交林为研究对象，以同年栽植的侧柏纯林为对照。于2014年7月，在2种林分中分别选取3个6 m×6 m标准样地，在每块标准样地中按照九宫格模式设置9个2 m×2 m的小样方[6]。在每个小样方中分别选取1株侧柏作为标准木，测定其树高(H)及胸径(D1.3)；其余年份数据主要依据2004—2012年近9年来测定的数据；侧柏纯林树高范围为0.25～1.42 m，胸径范围为0.08～0.93 cm；侧柏混交林树高范围为0.25～3.93 m，胸径范围为0.08～3.96 cm。采用Richards模型对树高(H)和Gompertz模型对侧柏胸径(D1.3)与树龄(t)之间建立模型，并筛选出适合本试验的纯林侧柏树高生长模型：

H=9.422(1-0.997×e-0.014 t)0.925，(R2=0.984)

胸径生长模型D1.3=2.039×e-3.536 e-0.277 t(R2=0.984 6)；

混交林侧柏树高生长模型：H=10.639(1-1.038×e-0.053 t)0.964(R2=0.991)，

胸径生长模型D=12.930×e-3.546e-0.113 t(R2=0.995)[6]。

1.3 数据处理

采用SPSS19. 0软件对试验数据进行处理分析，用Origin7.5绘图。

2 结果与分析

2.1 侧柏树高生长过程

图1 侧柏树高总生长量的变化

从图1可以看出,树高总生长量随着树龄的增加而增大。纯林中的侧柏树高总生长量整体偏小；混交林中侧柏的树高总生长量明显大于纯林，在预估的40年内都保持较高的生长量。

幼龄林期，侧柏树高平均生长量均随林龄的增加，呈现先增加后减小的趋势，两种林分在前10年的平均生长量增长速度快，在第10年时达到生长高峰；10年后，混交林的高年均生长量呈明显下降趋势，纯林则相对缓和(见图2)。

图2 侧柏树高平均生长量的变化

2.2 侧柏胸径生长过程

图3中，在造林前15年，纯林的侧柏胸径增长速度较快，之后几乎保持不变；在预测的40年内，混交林中侧柏的胸径每年都会增加，最大直径可达12.44 cm。

图3 侧柏胸径总生长量的变化

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图4显示，在2种林分中，纯林的平均生长量在第6年时达最大值(0.174 cm)；混交林的侧柏胸径平均增长速度均随着树龄的增加呈近抛物线分布，在第15年时达最大值(值为0.449 cm)。

3 结论与讨论

根据侧柏标准木的树高和胸径生长模型模拟分析，混交林中侧柏的株高和胸径均大于侧柏纯林。在前40年内，纯林和混交林林分中侧柏的树高总生长量以及混交林的胸径总生长量均保持增长，而纯林中侧柏胸径总生长量在15年后趋于稳定；纯林和混交林侧柏树高平均生长在10年后都趋于缓慢，混交林的胸径平均生长在15年后趋于缓慢，纯林则在6年后生长趋缓。可能原因，一是本试验区域土层浅薄，石质土壤缺乏养分，环境恶劣不利于侧柏生长；二是混交的山毛桃是速生树种，生长迅速，枝叶繁茂，增加林分郁闭度，另外山毛桃根系发达，和侧柏竞争激烈进而抑制其生长。

综上所述，造林初期，山毛桃和侧柏混交能够促进侧柏的生长；在混交林中，随着林龄的增长，结合林分冠层结构、根系等因子，考虑抑制侧柏生长的主要因素是空间竞争和养分竞争，此时，采取适当的人工抚育间伐，更利于侧柏的生长发育。