不同密度对侧柏人工林生物量影响分析

程伟 高明镇 侯玉松 孟庆华 张文海 赵建

摘要：  以淄川区国有林场人工侧柏林龄60年为研究对象，选取12块固定样地，调查侧柏的胸径、树高、冠幅，分析了林分密度对侧柏人工林乔木层生物量的影响。结果表明：侧柏林平均胸径、平均冠幅与林分密度间均呈显著负相关（p<0.05），平均树高相关性不显著（p>0.05）;小径组数量、小径组比例和林分密度正相关（p<0.05），中径组比例和林分密度负相关不显著（p>0.05）;林分密度与侧柏生物量显著性相关（p<0.05），在林分密度2 400株/hm2时，生物量最大。

关键词：  侧柏人工林;  生物量;  淄川区;  国有林场

中图分类号：   S 791. 38 . 01               文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2021）06 - 0013 - 04

側柏（Platycladus orientalis） 耐干旱贫瘠、寿命长，对土壤要求不严，广泛分布在石灰岩山地，群落稳定，是山东省主要造林树种之一，也是淄博市荒山造林的主要树种，对净化空气、涵养水源、荒山绿化及水土保持等具有重要意义。淄川区国有林场面积1 689.8 hm2，多为石灰岩山地，坡度陡，土层浅薄，厚度一般小于30 cm，自1960年大量种植侧柏林以来，未对侧柏林的生长情况进行系统调查，对乔木层侧柏林的生物量也没有较为准确的数据。研究不同密度侧柏人工林生物量的变化规律，对于掌握侧柏人工林生长状况，定向径材培育等均具有重要的指导意义。

生物量通常是指在一定时期内有机体或群落所积累的有机物质的总量[ 1 ]。目前国内对侧柏林的研究很多[ 2 - 12 ]，但对其生长和生物量方面的影响因子，造林密度对侧柏人工林影响分析的报道较少。本文以淄川区国有林场侧柏纯林为研究对象，通过设立固定标准地的方式，分析林分密度对侧柏人工林生物量的影响，以期为侧柏人工林的人工调控和科学经营提供一定的借鉴作用。

1 研究区概况

研究区位于淄川区中东部，地貌为低山，介于36°22'～36°45'N、 117°41'～118°14'E之间， 海拔300～600 m，土壤为褐土，土层薄，一般在30 cm以下，侧柏林龄为60年，郁闭度在0.8以上。年均降水719 mm，无霜期188天左右，年平均气温12.9 ℃，属暖温带季风区半干旱半湿润大陆性气候，四季分明，雨量集中，雨热同季。林下灌木主要有荆条（Vitex negundo）、酸枣（Ziziphus jujuba）、扁担杆（Grewia biloba）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）、鼠李（Rhamnus  davurica）等;草本有马唐草（Digitaria  sanguinalis ）、沿阶草（Ophiopogon bodinieri）等。

2 研究方法

2. 1 调查方法

于2020年8月至2021年3月，通过踏查的方式，根据林分密度、坡度、坡向等，在淄川区国有林场五松山林区、龙泉林区、田庄林区选择林相整齐，有代表性的侧柏林，设置12块25.82 m×25.82 m的固定样地，统计样地内的林木株数，并对每株树进行编号、挂牌，对样地进行每木调查，记录树高、胸径、冠幅等。于2021年4～5月，对调查数据进行整理分析和补充调查。使用测径围尺测量胸径（D），运用布鲁莱斯测高器测量树高（H），用皮尺测量东西冠幅和南北冠幅（EW+NS），并计算其平均冠幅（CW）。

2. 2 各项指标的计算

2. 2. 1 平均胸径

式中，D为平均胸径;di为第i株树的胸径（cm）;N为总株树。

2. 2. 2 径阶组

小径组：6～12 cm

中经组：14～24 cm

大经组：26～36 cm

特大径组：38 cm以上

2. 2. 3 侧柏生物量[ 8 ， 12 ]

干重：W干=0.057 3（D2 H）0.865 7

枝重：W枝=0.004 3（D2 H）1.108 5

叶重：W叶=0.003 8（D2 H）1.038 5

根重：W根=0.048 5（D2 H）0.688 6

侧柏生物量W=W干+W枝+W叶+W根

式中，W为侧柏生物量（t）;D为胸径（cm）;H为树高（m）。

3 样地基本情况

通过调查，12块样地均为水土保持林，阳坡、阴坡各6个，其主要特征为海拔280～630 m，坡位大部分为上坡，坡度8°～26°，密度为1 100～2 500株/hm2。平均胸径为10.7～14.57 cm，平均树高为6.62～8.94 m，平均冠幅为1.58～2.76 m（表1）。

4 结果与分析

4. 1 林分密度对胸径、树高、冠幅的影响

通过对侧柏的平均树高、平均胸径、平均冠幅和林分密度进行相关性分析，平均胸径、平均冠幅和林分密度呈显著性负相关（p<0.05） ，Pearson相关系数分别为-0.748和-0.736，树高和林分密度不显著性负相关，Pearson相关系数为-0.106。不同密度侧柏的胸径、冠幅随着林分密度的增加，呈现下降趋势，树高呈先增高后下降的趋势（图1）。按林分密度大小分成1 125～1 665株/hm2，1 830～2 190株/hm2，   2 370～2 550株/hm2三组，对胸径、树高、冠幅分别进行方差分析的结果显示，差异均不显著（ p>0.05）。

4. 2 林分密度对侧柏径阶组的影响

通过调查，12块标准地侧柏均为中、小径阶，未发现大径阶。通过对侧柏的小径组数量、中径组数量、小径组占比、中经组占比和林分密度进行相关性分析，小径组数量、小径组比例和林分密度正相关（p<0.05） ，Pearson相关系数分别为0.937和0.695;中径组比例和林分密度负相关（p<0.05），Pearson相关系数为-0.701。随着林分密度增加，小径阶数量和占比呈上升趋势，在林分密度为2 370株/hm2时，小径组数量最多为1 935株/hm2，小径组占比最大为81.7%;中径组占比在1 125株/hm2时最大，为66.7%，随着林分密度增加，占比逐渐降低，在林分密度为2 370株/hm2时，中径组比例最低为19%。中径组数量，随着林分密度增加，变化不明显（图2，图3）。

4. 3 林分密度对侧柏生物量的影响

对林分密度和侧柏生长量进行相关性分析，二者Pearson相关系数系数为0.673，显著性为0.016，达到显著性相关。不同密度的侧柏乔木层生物量为66.52～116.82 t/hm2，干重为35.26～61.5 t/hm2，枝重为14.7～26.5 t/hm2，叶重为7.91～14.12 t/hm2，根重为8.65～14.7 t/hm2，干重占比平均在51.82%～53.55%，枝重占比为21.23%～23.93%，葉重占比为11.59%～12.28%，根重占比为11.73%～13.46%。在林分密度2 400株/hm2时，生物量最大。按不同密度分成三组，对生物量进行方差分析的结果显示，差异不显著（ p>0.05） 。

5 结论与讨论

5. 1 林分密度对侧柏胸径、冠幅的影响显著，这与梁燕等[ 8 ]对鲁中石灰岩山地侧柏研究结果，段劼等[ 6 ]对北京地区侧柏人工林研究结果基本一致，与两者研究结果密度对树高的影响显著不一致。造成不一致的原因主要是本次调查的侧柏林分密度为1 125～2 550株/hm2，最大林分密度低导致的，梁燕等调查的侧柏林分密度为1 300～8 600株/hm2，段劼等[ 6 ]调查指出在林分密度大于3 000株/hm2时各指标减小的趋势变缓。但从整体趋势上看，1 125～2 550株/hm2密度对侧柏树高影响的趋势与梁燕等研究结果基本相同，均为先高后低。

5. 2 林分密度对径阶的影响显著，这与董鹏等[ 13 ]对徐州侧柏林研究结果一致，林木个体大小数量分布，主要体现了反映林分的生长状况和林木之间的竞争关系，随着林分密度的加大，林木个体之间对营养空间的竞争日益加剧，小径阶林木占多数。

5. 3 在林分密度2 400株/hm2时，生物量最大。李朝等[ 12 ]对徐州侧柏人工林调查后发现林分密度与林分生物量、林分密度与地上生物量均呈现单峰曲线关系。当林分密度为2 600 株/hm2左右时，林分生物量和林分地上生物量数值接近最大，梁燕等[ 8 ]林龄为50年左右的侧柏人工林单位面积蓄积量与乔木层生物量最大值均出现在林分密度2 800株/ hm2。结论与本次调查结果基本一致。

参考文献

[1] 布凤琴，  孙晓丽，  范萌嘉.  济南南部山区石灰岩山地侧柏黑松纯林生物量的研究[J].  山东林业科技，  2015， 45（1）： 42 - 45.

[2] 张永丽，  崔民，  张玲玲.  侧柏人工林不同立地条件生长规律研究[J].  陕西农业科学，  2012， 58（5）： 77 - 79.

[3] 罗军伟，  郭廷松，  卞金莉，  等.  鲁中山区不同立地条件下侧柏、  赤松、  刺槐生长研究[J].  山东农业大学学报（自然科学版），  2018， 49（2）： 303 - 308 + 313.

[4] 王林，  冯锦霞，  王双霞，  等.  干旱和坡向互作对栓皮栎和侧柏生长的影响[J].  生态学报，  2013， 33（8）：2 425 - 2 433.

[5] 史元春，  赵成章，  宋清华，  等.  兰州北山侧柏株高与冠幅、  胸径异速生长关系的坡向差异性[J].  生态学杂志，2015， 34（7）： 1 879 - 1 885.

[6] 段劼，  马履一，  贾黎明，  等.  北京地区侧柏人工林密度效应[J].  生态学报， 2010， 30（12）： 3 206 - 3 214.

[7] 鲁绍伟，  陈波，  李少宁，  等.  北京山地不同密度侧柏人工林林分生长及灌草多样性研究[J].  安徽农业科学， 2012， 40（36）： 17 645 - 17 647 + 17 653.

[8] 梁燕，  葛忠强，  李宗泰， 等.  鲁中石灰岩山地不同密度侧柏人工林林分生长特征研究[J]. 湖南林业科技， 2019， 46（5）： 37 - 43.

[9] 毕君，  马增旺，  许云龙，  等.  人工侧柏群落结构及生物量[J].  东北林业大学学报，  2000（1）： 13 - 15.

[10] 房用，  王淑军.  石灰岩山地中侧柏、  油松混交林的生物量[J].南京林业大学学报（自然科学版），  2007（3）： 63 - 67.

[11] 王婷，  袁志良，  叶永忠，  等.  嵩山国家森林公园不同年龄侧柏人工林生物量初步研究[J].  河南科学，  2009， 27（7）： 817 - 820.

[12] 李朝，  周伟，  关庆伟，  等.  徐州石灰岩山地侧柏人工林生物量及其影响因子分析[J].  安徽农业大学学报，  2010， 37（4）： 669 - 674.

[13] 董鹏，  张昊楠，  关庆伟，  等.  徐州侧柏林林分密度与林木生长关系的研究[J].  中国城市林业，  2010， 8（5）： 39 - 42.

第1作者简介：  程伟（1981-），  男，  工程师，  主要从事森林培育工作。

收稿日期： 2021 - 05 -  20

（责任编辑：   张亚楠）