天然楊樺林經(jīng)營(yíng)密度與林分生長(zhǎng)關(guān)系研究

天然楊樺林經(jīng)營(yíng)密度與林分生長(zhǎng)關(guān)系研究

楊樺林是萬古堡林、白樺林、山楊白樺混交林的總稱。黑龍江省次生林面積約占黑龍江省總面積的58.44%，占森林總面積的49.60%。其中，楊樺林占次生林面積的36.43%，占次生林面積的31.77%。黑龍江省72.62%和59.50%的楊樺林屬于中齡林。如果這個(gè)群體能夠根據(jù)不同的繁殖目的采取量化養(yǎng)殖技術(shù)，不僅可以提高單位面積的單位面積產(chǎn)量，而且可以縮短森林的栽培周期，實(shí)現(xiàn)快速、高質(zhì)量、高產(chǎn)的目標(biāo)。1研究場(chǎng)地和研究方法的總結(jié)1.1土壤概況研究地點(diǎn)位于黑龍江省東部的小興安嶺、完達(dá)山、張廣才嶺等13個(gè)林業(yè)局,東經(jīng)127°10′～130°30′,北緯44°50′～47°40′,平均海拔600～1000m,年有效積溫≥10℃的天數(shù)為100～110d,年平均氣溫在-2～2℃,年平均降雨量550～680mm,全年降雨量70%集中在7～8月份,年平均相對(duì)濕度64%～71%,年平均蒸發(fā)量1000～1220mm,土壤多屬于花崗巖及玄武巖坡積母質(zhì)上發(fā)育的山地暗棕壤.1.2臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地2.4造林試驗(yàn)采用固定標(biāo)準(zhǔn)地定位觀測(cè)和臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查點(diǎn)面結(jié)合的方法,設(shè)面積為1000m2的臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地420塊,經(jīng)營(yíng)密度為0.5,0.6,0.7,0.8,1.0的山楊和白樺林固定標(biāo)準(zhǔn)地2組.在每塊臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)除進(jìn)行常規(guī)測(cè)樹因子及立地因子調(diào)查外,還選伐樹干解析木3株,共做解析木1260株.在固定標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行了連續(xù)4a的林木生長(zhǎng)量觀測(cè).2結(jié)果與分析2.1楊樺林作物密度2.1.1確定最佳經(jīng)營(yíng)密度楊樺林最大經(jīng)營(yíng)密度是根據(jù)萊涅克提出在充分密集的林分中單位面積上的株數(shù)(N)是林分平均胸徑()的函數(shù),是因樹種而變的常數(shù).利用Relnkel.L.H的研究成就,對(duì)黑龍江省的山楊林和白樺林密度與胸徑之間的關(guān)系進(jìn)行研究.為了研究楊樺林的經(jīng)營(yíng)密度,根據(jù)楊樺林的特點(diǎn),在選設(shè)標(biāo)準(zhǔn)地時(shí),要求林分郁閉度在0.70以上,沒有經(jīng)過采伐、破壞或雖已破壞、采伐,但時(shí)間已超過5a以上,林分郁閉度仍在0.70以上的林分內(nèi)選設(shè)標(biāo)準(zhǔn)地.將所得資料經(jīng)過分析計(jì)算得出下列最大密度和胸徑相關(guān)的模型山楊林logN=?1.576?29logD?+5.051?51R=?0.998,(1)白樺林logN=?1.551?13logD?+4.945?07R=?0.995.(2)山楊林logΝ=-1.576?29logD-+5.051?51R=-0.998,(1)白樺林logΝ=-1.551?13logD-+4.945?07R=-0.995.(2)利用該經(jīng)驗(yàn)式分別可求出山楊和白樺林單位面積各徑級(jí)的最大經(jīng)營(yíng)密度,見表1.2.1.2密度對(duì)林木生長(zhǎng)的影響最佳經(jīng)營(yíng)密度是當(dāng)林木能夠充分利用生境條件,林分單位面積生長(zhǎng)量最大,生物量最高,經(jīng)濟(jì)效益最大時(shí)的密度.最佳經(jīng)營(yíng)密度是相對(duì)值,隨林木在各生長(zhǎng)階段和林分的培育目標(biāo)不同而變化.為了研究山楊和白樺林的最佳經(jīng)營(yíng)密度,選設(shè)山楊和白樺林0.5,0.6,0.7,0.8,1.0經(jīng)營(yíng)密度固定標(biāo)準(zhǔn)地各2組,進(jìn)行林木生長(zhǎng)量觀測(cè),經(jīng)4a連續(xù)觀測(cè),結(jié)果見表2.由表2看出,山楊林和白樺林單位面積平均胸徑的年平均生長(zhǎng)量均隨經(jīng)營(yíng)密度的增大而逐漸減少,林分蓄積的變化則與胸徑的規(guī)律有所不同,既不是隨著經(jīng)營(yíng)密度的增大而增加,也不是隨著經(jīng)營(yíng)密度的增大而減少,而是以中等經(jīng)營(yíng)密度0.70為最大.這是因?yàn)榈徒?jīng)營(yíng)密度雖然單株材積大,但單位面積株數(shù)少,大經(jīng)營(yíng)密度雖然單位面積株數(shù)多,但單株材積小,所以單位面積蓄積均小于中等經(jīng)營(yíng)密度.山楊1,2號(hào)和白樺1,2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地0.70經(jīng)營(yíng)密度的單位面積年平均生長(zhǎng)量分別為5.486m3/hm2,4.464m3/hm2和4.404m3/hm2,4.366m3/hm2均大于同組內(nèi)其它經(jīng)營(yíng)密度.2.1.3不同經(jīng)營(yíng)密度單位面積產(chǎn)量和經(jīng)伐時(shí)單位面積總量根據(jù)上述一系列試驗(yàn)結(jié)果均認(rèn)為0.70為楊樺林的最佳經(jīng)營(yíng)密度,現(xiàn)根據(jù)在同一林分采用不同經(jīng)營(yíng)密度進(jìn)行撫育間伐到主伐時(shí)最終產(chǎn)量和經(jīng)營(yíng)過程中的總產(chǎn)量進(jìn)行比較,見表3.表3中楊樺林林分平均胸徑14cm,單位面積株數(shù)1757株/hm2,林齡27a,主伐年齡45a,林分屬Ⅰ立地級(jí).(1)采用0.60經(jīng)營(yíng)密度經(jīng)過1次間伐可達(dá)到主伐年齡,主伐時(shí)單位面積株數(shù)為1059株/hm2,蓄積為289.107m3/hm2,單位面積總產(chǎn)量為365.887m3/hm2.(2)采用0.70經(jīng)營(yíng)密度經(jīng)過2次間伐可達(dá)到主伐年齡,主伐時(shí)單位面積株數(shù)為881株/hm2,蓄積264.300m3/hm2,單位面積總產(chǎn)量可達(dá)382.670m3/hm2.(3)采用0.70經(jīng)營(yíng)密度經(jīng)過3次間伐可達(dá)到主伐年齡,主伐時(shí)單位面積株數(shù)為903株/hm2,蓄積246.519m3/hm2,單位面積總產(chǎn)量可達(dá)370.763m3/hm2.通過以上比較可以看出:楊樺林0.70經(jīng)營(yíng)密度的單位面積總產(chǎn)量高于0.60和0.80經(jīng)營(yíng)密度的總產(chǎn)量.試驗(yàn)表明,0.70經(jīng)營(yíng)密度是楊樺林最佳經(jīng)營(yíng)密度.2.2林分平均胸徑生長(zhǎng)進(jìn)程在楊樺林立地分類的基礎(chǔ)上,將平均胸徑按2a為一個(gè)徑階進(jìn)行回歸,經(jīng)過篩選比較,擬合出山楊林和白樺林平均胸徑生長(zhǎng)進(jìn)程模型(見表4),根據(jù)該模型計(jì)算林分平均胸徑理論值(見表5).2.3林分胸徑、徑級(jí)分布根據(jù)楊樺林的徑級(jí)結(jié)構(gòu)規(guī)律編制在各平均胸徑的林分內(nèi)各徑級(jí)的株數(shù)分布表(見表6).同時(shí),為了研究林木的胸徑與其各種材長(zhǎng)的小頭直徑的關(guān)系,利用解析木資料對(duì)不同胸徑與各種材長(zhǎng)(2,4,6,8m)的小頭直徑與胸徑的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬,得出林木胸徑與各種材長(zhǎng)小頭直徑的數(shù)學(xué)模型(見表7).國(guó)家制材標(biāo)準(zhǔn)要求普通大、中徑材的小頭直徑≥20cm、材長(zhǎng)≥2m.因此,根據(jù)胸徑與小頭直徑相關(guān)模型(11,12,15,16)計(jì)算,小頭直徑達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)山楊胸徑需≥20.8cm,白樺胸徑需≥21.1cm.由表4可知,山楊林和白樺林的林分平均胸徑分別在14cm和12cm以上.從徑級(jí)分布表5中查出在該林分平均胸徑中胸徑在20.8～27.0cm的相對(duì)株數(shù)再乘以各林分平均胸徑的最大株數(shù),可得各徑級(jí)立木胸徑在20.8～27.0cm,材長(zhǎng)2m和4m的株數(shù)(見表8).由表5和表7綜合分析,山楊林林分平均胸徑14cm,達(dá)到普通大、中徑材的株數(shù)占該林分單位面積株數(shù)的14.40%,可出材25.812m3,在4個(gè)立地級(jí)均有分布;林分平均胸徑16cm占26.54%,出材41.034m3,4個(gè)立地級(jí)均有分布;林分平均胸徑18cm占34.94%,出材49.616m3,在Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ立地級(jí)分布;林分平均胸徑20cm占61.18%,出材78.133m3,Ⅰ,Ⅱ立地級(jí)有分布,平均胸徑22cm占62.3%,出材73.310m3,只有Ⅰ立地級(jí)有分布.白樺林林分平均胸徑12cm占林分總株數(shù)6.05%,出材10.040m3,在4個(gè)立地級(jí)中均可出此材種;林分平均胸徑14～16cm分別占8.37%,18.83%,出材35.673m3,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ立地級(jí)中可出此材種;林分平均胸徑18cm占29.75%,出材35.673m3,Ⅰ,Ⅱ立地級(jí)可出此材種;平均胸徑20cm占52.9%,出材59.663m3,只有Ⅰ立地級(jí)可出此材種.2.4定向培育措施比未采取經(jīng)營(yíng)措施3.立地條件是影響林木生長(zhǎng)的主要生態(tài)條件,在不同的立地條件下,山楊林和白樺林的樹高與胸徑的生長(zhǎng)進(jìn)程都可分為3個(gè)階段.即速生階段(20a以前)、均穩(wěn)生長(zhǎng)階段(20～40a)、慢生階段(41a以后).根據(jù)林分平均胸徑生長(zhǎng)進(jìn)程模型及林分密度模型計(jì)算,可確定對(duì)楊樺普通大、中徑材定向培育技術(shù)措施分為14種,見表9.其中a為進(jìn)行2次間伐,第1次間伐胸徑14～17.5cm,第2次17.5～21.7cm.間伐強(qiáng)度:保留0.7經(jīng)營(yíng)密度,胸徑達(dá)到21.7cm可進(jìn)行主伐,主伐后進(jìn)行人工更新;b為1次間伐胸徑從14.0～17.5cm,保留0.7經(jīng)營(yíng)密度.胸徑達(dá)到17.5cm時(shí),采用1次徑級(jí)擇伐,伐掉胸徑20～26cm,強(qiáng)度是株數(shù)的34.94%,伐后如果密度小可進(jìn)行撫闊補(bǔ)針措施;c為1次間伐14.0～17.5cm,主伐后進(jìn)行人工更新;d為徑級(jí)擇伐,強(qiáng)度為株數(shù)的14.40%;e為1次間伐,間伐強(qiáng)度:保留0.7經(jīng)營(yíng)密度.胸徑16～20cm進(jìn)行徑級(jí)擇伐,伐掉株數(shù)的61.18%進(jìn)行撫闊補(bǔ)針經(jīng)營(yíng)措施;f為1次間伐保留0.7經(jīng)營(yíng)密度,主伐后進(jìn)行人工更新;g為徑級(jí)擇伐,伐掉株數(shù)的26.54%;h為主伐后人工更新;i為1次間伐胸徑18～22.3cm,保留0.7經(jīng)營(yíng)密度,主伐后人工更新;j為徑級(jí)擇伐,伐掉株數(shù)的34.94%,進(jìn)行撫闊栽針措施;k為徑級(jí)擇伐,伐掉株數(shù)的61.18%,進(jìn)行撫闊栽針措施;l為林分平均胸徑12～15cm、16～19cm2次間伐,主伐后人工更新;m為林分平均胸徑12～15cm徑級(jí)擇伐,伐掉株數(shù)的18.83%,撫闊栽針措施;n為1次間伐12～15cm,保留0.7經(jīng)營(yíng)密度,主伐后進(jìn)行人工更新.為了比較采用經(jīng)營(yíng)措施的效果,現(xiàn)從定向培育措施中選出部分采取經(jīng)營(yíng)措施與未采取措施林分的單位面積的總產(chǎn)量作以對(duì)照比較(見表10).山楊林2,4號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地為沒有采用經(jīng)營(yíng)措施的林分,山楊林1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地經(jīng)過2次間伐,保留0.7經(jīng)營(yíng)密度,林分平均胸徑為21.70cm時(shí)進(jìn)行主伐,伐后進(jìn)行人工更新.山楊林3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地經(jīng)過1次間伐,保留0.7經(jīng)營(yíng)密度,林分平均胸徑為17.50cm,進(jìn)行一次擇伐,擇伐強(qiáng)度為株數(shù)的34.90%,采取撫闊補(bǔ)針措施.白樺林2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地未采用經(jīng)營(yíng)措施,白樺林1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地經(jīng)過1次間伐保留0.70經(jīng)營(yíng)密度,當(dāng)林分平均胸徑為20.00cm時(shí),可進(jìn)行主伐,主伐后進(jìn)行人工更新.結(jié)果表明,普通大、中徑材用材林采取定向培育措施較未采用經(jīng)營(yíng)措施的林分單位面積的總產(chǎn)量山楊林Ⅰ立地級(jí)提高24.55%,Ⅱ立地級(jí)提高9.50%;白樺林Ⅰ立地級(jí)可提高27.63%.3,16,18,20(1)楊樺林的最佳經(jīng)營(yíng)密度為0.7.(2)