不同密度對云蒙山林場不同林分生長的影響

不同密度對云蒙山林場不同林分生長的影響

1研究區(qū)域的概況和數(shù)據(jù)來源1.1降水量、濕度及植被分布特點密云縣位于北京市東北部。云蒙山林場位于北京市密云縣石城鎮(zhèn)境內,地理坐標為E116°40′～116°47′,北緯N40°30′～40°35′。云蒙山總面積3852.5hm2,最高海拔為1413.7m。氣候屬暖溫帶大陸性半干旱季風型氣候。年平均氣溫10.9℃,多年平均降水量為566mm,降水主要集中在夏季,約占全年降水總量的70%。相對濕度為57%,年蒸發(fā)量為1727.9mm。春、冬季盛行西北風,夏季多為東南風。保護區(qū)所在區(qū)域屬潮白河水系。在海拔800m以下為沙壤土,為山地褐土類淋溶性褐土,pH呈微酸性反應。海拔800～1000m為砂土或沙壤土,1000m以上則為壤土,主要為山地棕壤。植被以溫帶落葉闊葉林為地帶性植被,植被類型多樣,以蒙古櫟(Querusmongolica)的分布面積最大。在云蒙山主峰等海拔高于1000m的地段,森林群落類型以蒙古櫟林、紫椴林、白樺(BetulaplatyphyllaS.)林、華北落葉松(Larixsp.)、溝谷核桃楸以及一些雜木為主,生長良好。1.2數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)主要來源于密云縣云蒙山林場。包括2009年云蒙山林場二類清查資料。二類調查數(shù)據(jù)屬性有海拔、坡度、坡向和土壤厚度等因子。2森林調查設計在密云縣云蒙山林場選取密度約為1000、1500、2000株·hm-2的橡樹林分,設置面積為0.1hm2的樣地3塊。采用標準地法對研究區(qū)三十五年生的橡樹次生林進行調查,對3個標準地進行每木檢尺工作,同時對坡度、坡向、海拔、等情況進行相應的調查和記載。根據(jù)云蒙山2009年二類清查資料,對20個小班(小班是林業(yè)術語,是進行森林經營、組織木材生產的最小單位,也是調查設計的基本單位。在作業(yè)區(qū)內把立地條件、林分因子、采伐方式、經營措施相同和集材系統(tǒng)一致的林分劃為一個小班。)采用方差分析的統(tǒng)計方法,利用標準地平均優(yōu)勢木四十年生時的樹高,按單項立地因子實際分布區(qū)間進行分組,計算其差異顯著性,分析各立地因子對林木生長的影響。3結果與分析3.1密度對樹木生長的影響3.1.1密度對林木胸徑的作用根據(jù)所測數(shù)據(jù),經過計算處理,得到不同密度與林分平均胸徑的關系。由圖1可以看出,在密度為1000株·hm-2時(A組),樣地內的林木平均胸徑為12.87cm,當林分密度增至1570株·hm-2時(B組),樣地內的林木平均胸徑為9.76cm,比A樣地下降了3.11cm,當林分密度增至2160株·hm-2時(C組),樣地內的林木平均胸徑為9.39cm,比B樣地下降了0.37cm,由此可見,當林分密度增大,林分內的林木平均胸徑呈下降趨勢,即密度與林分的平均胸徑之間呈負相關關系。這與很多前人的研究結果存在相同之處。通過計算得其回歸方程為y=232.9x-0.42,R2=0.905。造成林木平均胸徑的生長差異原因可能是不同密度的林分內,林木生長的營養(yǎng)空間大小不同所致。密度大的林分內,林木之間的距離相對較小,林木生長的營養(yǎng)空間因此也減小,競爭激烈,林木生長相互影響,導致林木的胸徑相對小。而密度低的林分內,林木之間的距離相對寬闊,林木生長的營養(yǎng)空間大,樹木之間的競爭減小了,林木生長的營養(yǎng)空間相對較充分,因此林木胸徑較大。3.1.2不同密度和密度下林分內平均樹高的變化根據(jù)所測數(shù)據(jù),經過計算處理,得到不同密度與林分平均樹高的關系。由圖2可以看出,林分密度為1000、1570和2160株·hm-2時,對應林分內的平均樹高依次為8.46、7.11和9.07cm。當林分密度從1000株·hm-2增加到1570株·hm-2時,林分內平均樹高下降了1.35cm。但當林分密度從1570株·hm-2增至2160株·hm-2時,林分內平均樹高由7.11cm增至9.07cm。這種差異的原因可能是,當林分密度從1000株·hm-2到1570株·hm-2時,密度增大,林木生長營養(yǎng)空間減小。因此樹高較低密度林分低,當密度增到2160株·hm-2時,此時密度更大,林木生長營養(yǎng)空間更小,為了獲取上部陽光,林木之間競爭激烈,所以高密度的C樣地林木平均樹高較高。關于密度與樹高的關系,前人也做了很多研究,但結論并不一致,如童書振等人研究發(fā)現(xiàn)密度與樹高的生長呈負相關關系;徐勃等人研究結果表明,林分的樹高隨著密度的增大而增高。由此可見密度對于評價林分的樹高這一立地因子時,影響程度不如對胸徑的程度大。3.1.3密度對林分生長的作用根據(jù)所測數(shù)據(jù),經過計算處理,得到不同密度與單株平均蓄積的關系。由圖3可以看出,林木單株平均蓄積隨林分的密度增大而減小,當林分密度由1000株·hm-2增加到2160株·hm-2時,林分單木蓄積對應由0.398m3降到0.204m3,即林分密度與林木單株蓄積呈負相關關系。其回歸方程為y=187.3x-0.89,R2=0.888。造成此種差異是因為林分密度過大,林木生長競爭激烈,彼此爭奪營養(yǎng)空間,出現(xiàn)生長不均,疏密偏冠,樹木干枯等現(xiàn)象,導致個體生長量下降。3.2布局因素對樹木生長的影響3.2.1不同海拔高度上不同林分樹高的分布規(guī)律將在試驗區(qū)取得的標準地的數(shù)據(jù)資料按海拔高低不同范圍進行分組,分為<800m和≥800m兩組,然后分別對各組四十年生橡樹次生林優(yōu)勢木樹高進行方差分析。由表1可以看出,四十年生橡樹次生林優(yōu)勢木樹高在不同海拔高度分布差異顯著(P=0.016<0.05)。海拔低于800m比海拔高于800m的優(yōu)勢木平均樹高低。海拔<800m的四十年生橡樹次生林優(yōu)勢木平均樹高為8m,海拔≥800m其優(yōu)勢木平均樹高為8.8m。分析其原因為實驗區(qū)的小班均在海拔較高的山坡上,而橡樹也大多生長在坡山上,以中山較多,在海拔很高的地方均能生長。研究區(qū)的海拔高度都沒有超出橡樹林垂直分布的海拔范圍。3.2.2不同坡度樹高生長比較事按四十年生橡樹次生林優(yōu)勢木樹高,將小班內坡度分布按≤25°(根據(jù)研究數(shù)據(jù),此分組內坡度皆為25°),25°～35°,>35°分為3組,利用SPSS軟件對其進行方差分析。由表2可以看出,不同坡度橡樹次生林樹高生長差異不顯著(P=0.812>0.05)。其原因是該研究區(qū)小班所在位置的坡度較大,所以該研究進行分組分析的坡度均是在大于25°的層面上進行分析。以往的分析是在30°以下分為3組,如公寧寧等是按<10°,10°～20°,20°～30°分為3組;孫岳胤等的分組為≤8°,8°～20°,20°～32°三組。結果均顯示差異明顯。而該研究的分析結果可以看出,在坡面大于25°的尺度上,橡樹優(yōu)勢木平均樹高差異不明顯。3.2.3坡南、西南、北、西北按四十年生橡樹次生林優(yōu)勢木樹高,將小班內坡向按陰坡(北、東北、東、東南)和陽坡(南、西南、西、西北)分為2組。利用SPSS軟件對其進行方差分析。由表3可以看出,不同坡向橡樹次生林樹高差異不顯著(P=0.796>0.05)。橡樹喜光,但從數(shù)據(jù)分析看來,坡向不同對橡樹生長并無太大差異,也符合橡樹耐貧瘠的生長習性。3.2.4不同土層厚度對松樹次生林樹高生長的影響按四十年生橡樹次生林優(yōu)勢木樹高,將小班內有土層厚度(A+B層厚度)分為<20cm、25～30cm和≥30cm3組。利用SPSS軟件對其進行方差分析。由表4可以看出,不同土壤厚度橡樹次生林樹高生長差異顯著(P=0.037<0.05)。當有效土層厚度在≥30cm時,四十年生橡樹次生林優(yōu)勢木平均樹高為9.8m,為3組里平均樹高最高的一組。其次是有效土層厚度為25～30cm的組,其平均樹高為8m,當有效土層厚度在<20cm時,四十年生橡樹次生林優(yōu)勢木平均高為7.2m。原因為土層深厚,能被植物利用的土壤容積較大,根系可吸收利用的養(yǎng)分和水分相對較充足,更利于樹木生長。4結論和討論4.1密度對樹木生長的影響當林分密度增大時,其林木平均胸徑隨之減小,這一規(guī)律具有普遍性。并得出橡樹次生林密度與其平均胸徑的回歸方程為y=232.9x-0.42,R2=0.905。橡樹次生林密度與其平均樹高:當林分密度從1000株·hm-2到1570株·hm-2時,其平均樹高下降,當密度從1570株·hm-2增到2160株·hm-2時,其林分平均樹高增高。前人的研究結果表明二者呈正相關關系,另也有研究表明二者呈負相關關系。關于林分密度和其平均樹高的研究結論并不一致。由此可見密度對于評價林分的樹高這一立地因子時,影響程度不如對胸徑的程度大。橡樹次生林密度與林木單株平均蓄積:林分密度與林木單株蓄積呈負相關關系,即林木單株平均蓄積隨林分的密度增大而減小。其回歸方程為y=187.3x-0.89,R2=0.888。云蒙山林場四十年生橡樹次生林的密度應控制在1570株·hm-2以下。對目前林場密度過大的林分可進行透光撫育、生態(tài)疏伐、衛(wèi)生伐作業(yè)。4.2不同土層厚度對松樹生長的影響海拔低于800m比海拔高于80