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山楊林也是原生紅松闊葉混交林遭受反覆破壞后所形成的次生先鋒群落

1 山楊林 -山楊林簡介

山楊林山楊林

山楊林:原生紅松闊葉混交林遭受反覆破壞后所形成的次生先鋒群落,一般與白樺混生。但山楊對土壤要求比白樺高,往往分佈在山坡中上部,故常在局部地段形成山楊優勢林。山楊無性繁殖能力強,但根系較淺,不耐火燒,因此火后常被蒙古櫟所替代。    

2 山楊林 -山楊林分佈

山楊林(Populus davidiana)是黑龍江省次生林的主要組成樹種之一,分佈極廣,在大、小興安嶺及完達山等各主要林區均有分佈。山楊林多為根櫱萌生,具有生長速度快,繁殖能力強等特點。是採伐跡地及火燒跡地天然更新的先鋒樹種。山楊林所要求的生長條件並不嚴格,一般在土壤較肥沃排水良好的半陽坡生長最好,常與白樺混生在一起,形成山楊白樺混交林。

3 山楊林 -山楊林特徵

天然次生山楊林分為次生林演替過程中的過渡類型,具有更新能力強、分佈廣、定期總生長率高、成熟早、病蟲害嚴重、枯損量大等生態特性和實際經濟、技術條件。

4 山楊林 -案例

表1 豫西山楊林標準地材料表1 豫西山楊林標準地材料

 豫西山楊林立地指數與生物量的研究

山楊(Populus davidiana)是中國北方和高海拔地區天然次生林區的主要樹種之一。該種天然更新能力強,生長快,樹榦飽滿,具很強的適應性,適于山地造林,是華北地區生長最快的闊葉樹種之一。其木材廣泛用於家具、農具、火柴桿、包裝、建築、礦柱等,也是造紙、化纖工業及膠合板、刨花板的良好原料。山楊次生林在華北地區有很大的經營利用價值,對山楊次生林生產力的研究是很有必要的。

立地指數是評價林分所處立地條件質量的數量指標(韓福慶,1979)。在森林生產力的各種評定指標中,一般認為立地指數較為理想。因為立地指數是林分優勢木在基準年齡時樹高的算術平均值,而樹高對林地生產力的反應既敏感又穩定,特別是優勢木樹高,受各種經營措施(除上層疏伐外)的影響很小(於政中等,1995)。生物量是在一定時間範圍內物質凈生產的總量,即現存量,用干物質重表示(北京林學院主編,1984)。在森林生態系統中,林木的生物量是非常重要的,它是系統內各種物質流和能量流的基礎,其數量最能反映森林生態系統的生產能力(Smith,1966)。隨著對森林生態系統認識的深化和森林利用途徑的多樣化,以生物量方法研究和評價森林的生產能力,已成為一種重要的手段(Jones,1979)。

表2 豫西山楊林解析木材料表2 豫西山楊林解析木材料

 以豫西嵩縣五馬寺林場山楊林的43塊標準地和60個樣點的資料為基礎,編製了山楊林的立地指數表,分析了該地區山楊的生長規律和山楊林的生產力水平,為合理經營與利用山楊林提供了依據。 

一、自然條件與研究方法
1  調查地區的自然條件
五馬寺林場位於豫西嵩縣南部(北緯33°34′~33°54′,東徑111°47′~112°15′),總面積7579.5hm2。該區地處伏牛山北坡,山勢走向由西南向東北逐漸降低,海拔多在1100~1900m。大部分地區坡度在36°~70°,河谷深切,山峰壁立。

本地區屬暖溫帶大陸性氣候。據嵩縣氣象站記載,年平均氣溫12℃,極端最高氣溫43.6℃,極端最低氣溫-19.3℃。年平均降水量661.1mm,但季節分佈不均,7~9三個月超過全年降水量的50%,年平均蒸發量1661.3mm,遠大於降水量。平均相對濕度66%,無霜期170天。

表3 豫西山楊林標準地的系統誤差表3 豫西山楊林標準地的系統誤差

 研究區成土母質有花崗岩、片麻岩、砂頁岩等。土壤垂直帶發育完整,海拔500~800m為山地褐土,800~1200m為山地黃棕壤,1200~1900m為山地棕壤,1900~2100m為山地暗棕壤,2100m以上為山地草甸土。海拔1200~1600m的溝底及中下部,植被覆蓋度大,有較厚的枯枝落葉層,土層較厚,有機質含量高,1600~2000m的陽坡土層較薄。

該區植被以森林為主,主要有3個類型:1)落葉闊葉林,是該區的優勢植被類型,分佈於海拔800~1600m,主要樹種有:山楊、栓皮櫟(Quercus variabilis)、麻櫟(Quercus acutissima)、銳齒槲櫟(Quercus aliena var acuteserrata)、槲櫟(Quercus aliena)、白樺(Betula platyphylla)、椴(Tilia sp.)、千金榆(Carpinus cordata)等;2)針闊混交林,海拔1300~1900m均有分佈,主要樹種有:華山松(Pinus armandii)、油松(Pinus tabulaeformis)、麻櫟、銳齒槲櫟、槲櫟、水曲柳(Fraxinus mandshurica)等;3)針葉林,包括分佈在海拔1000~1500m地帶的油松林、分佈在海拔1500m以上山區的華山松林和海拔1000~2000m地帶栽植的華北落葉松(Larix principis-rupprechtii)人工林。

2  研究方法
本文採用建立在生物學和生態學基礎上的圖解法編製立地指數表。收集一定數量的標準地和解析木資料,根據樹種的生物學特性,對這些資料進行細緻的分析,儘可能使曲線圖能夠反映該樹種的生長規律,而不是單純地用數學解釋來表達樹種本身的規律性(韓興吉,1986)。其中,優勢木平均高由求優勢木樹高總計的算術平均數得到;標準年齡是以樹種生活史平均年齡(主伐年齡)一半左右的年數確定的。因為山楊主伐年齡為35年左右,所以標準年齡定為18年;立地指數級距的確定,是以該樹種標準年齡的10%作為各立地指數曲線間的間距,其值為2m。立地指數表的編製原理和具體方法詳見范濟州等(1978)和韓福慶(1979)的論著。

表3 豫西山楊林標準地的系統誤差表3 豫西山楊林標準地的系統誤差

 在進行常規的標準地調查后,計算並確定出各個徑階平均木,將平均木伐倒測定全株地上部分的生物量,包括干、枝、皮3部分。先稱量各部分的總鮮重,然後分別取樣稱其鮮重,在室內烘乾后求算含水率,再計算出單株及其各部分的生物量,進而根據標準地的面積和徑階分佈推算出山楊林每公頃的生物量。

二、結果與討論
1  立地指數表的編製
(1)  材料的收集與整理
在全面踏查的基礎上,對不同立地條件和年齡階段有代表性的林分分別做了標準地調查。在常規的標準地調查的同時,著重對林分的優勢木和不同徑階的平均木進行測定,以求算優勢木平均高和林分平均高。為了更準確地反映林木的發育過程,做解析木,供編製立地指數表時參考。按5年劃分齡階,將標準地分組,計算各組的標準地數目、平均年齡及優勢木樹高平均值(見表1);計算解析木在各齡階的樹高平均值,統計其中最高和最低的解析木的樹高隨年齡的變化(見表2)。

(2)主曲線的建立和調整 
在第一次隨手曲線(即主曲線的原型)上讀出各齡階樹高理論值H1,計算標準地的誤差E1=H1-H、NE1及ΣNE1。由於總誤差ΣNE1較大,應對第一次隨手曲線進一步調整,並測算調整后的樹高理論值H2,計算E2=H2-H和ΣNE2。根據以上結果,由式(ΣNE1)/(ΣN)和ΣNE2/(ΣN)計算出調整前後的系統誤差,分別為26%和7%(表3)。

表5 豫西山楊林立地指數表(標準年齡:18 級距:2m)表5 豫西山楊林立地指數表(標準年齡:18 級距:2m)

在加繪各立地指數曲線之前,必須確定好標準年齡和標準年齡上的各級指數的級距(18年,2m)。

設得到的主曲線為AB,AB與標準年齡線(年齡=18)的交點為S,過原點O與S作直線OS,OS可以看作是主曲線AB改變成的直線。以此直線為基礎,沿標準年齡線上下每隔2m作各級指數的曲線:從主曲線上各齡階的樹高點分別向OS引水平線與其相交,在OS上得到與樹高相應的年齡點,再通過這些點作垂線與橫坐標相交,各個交點即為改線后的年齡橫坐標,根據改線坐標,即可把各直線變成各級曲線(圖4)(范濟州等,1978)。

2  豫西山楊林的生物量
(1 ) 山楊單株地上部分生物量及其模型
調查發現(表6),豫西山楊單株地上部分(葉除外)生物量中,樹榦乾重的比重介於71%~89%,變化幅度較大;樹皮乾重的比重變幅為4%~17%;樹枝幹重的比重介於5%~20%。一般地,林木的生物量(W)與其胸徑(D)和樹高(H)存在一定的相關關係,由此導出的經驗模型可以預報林木乾重,在林業生產中具有很高的實用價值(陳靈芝等,1986;R.H.斯瓦洛夫,1983)。

表6 豫西山楊單株地上部分生物量表6 豫西山楊單株地上部分生物量

 山楊在豫西有大面積的分佈,是當地林業部門的主要經營對象。根據14株山楊的生物量調查資料(表6),建立了山楊單株地上各部分的生物量與D、H的經驗模型(見表7)。可以看出,它們之間的相關係數都在0.85以上,特別是山楊單株的樹榦生物量和全株生物量與D、H間的相關係數都在0.98以上,達到極顯著水平。因此,這些經驗模型完全可以滿足林業生產中的生物量或蓄積量統計,為林業生產和經營帶來了便利。

(2 )豫西山楊林的生物量 
在立地指數表中可以查出004、014和016號3塊標準地的立地指數值分別為12,10,10。由表8可以看出,004和014號標準地的山楊雖然處在相同的年齡階段,但前者年平均生物量大於後者。森林生態系統生物量積累與生物氣候條件、立地生境、林分狀況、樹種特性、年齡、人為干擾有關。當研究對象是受人為干擾較少的頂極森林時,可以認為與其它森林生態系統相比,生物量的差異主要是氣候條件和立地生境所致(朱守謙等,1995)。在本研究中,004和014號標準地所處海拔高度和坡度相差不大,氣候條件基本相同,但其土壤條件和坡向不同,反映在立地指數上有明顯差別。所以可以認為造成其生物量差異的主要原因是立地生境的不同。這也說明山楊的生存適應性雖然很強,但只有在優越的立地條件下,其生產潛力才能得到充分的發揮,因此,營造山楊用材林應該選擇好的立地條件。014和016號的氣候和立地條件相近,但由於016號處在較低的年齡級,其生物量低於014號,隨著年齡的增加,016號的生物量會與014號的水平接近。

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