全 文 ：第 1 5卷 第 2期
179 8年 3 月
东 北 林 业 大 学 学 报
O JU A O O R N L F N R T H一E A S T FQE S R TY U R NI VE S RI Y T
Y o l
.
1 5 No
.
2
M ` r
.
1 9 87
大青杨人工林生产力的研究 `
闻殿挥 邓琢人 向黄怀
(黑 龙 江 省 林 业 科 学 研 究 所 )
【摘 要 】
本 文 报 导 作 者 1 9 53一 1 9 5 5年在五 营 ( 45’ 7 0, N 、 1 2 9 ’ I s j E ) 、 铁 力 ( 4 6 ’ 5 9 , N 、
22 5
’ 口7 ’ E ) 、 带岭 ( 4 7 ’ N 、 z忍9 ` E ) 、 尚志 ( 嫂5 ’ 1 3 ` N 、 1 2 7 ’ 5 8 ` E ) 地区所做大青杨人工林
生产力的研究 。
2 0年生密度为 1 4 0 0株 /h a 的林分现存量 , 叶 x . 6 9 t /11 a , 枝 1 1 . g s t /h a , 干材 5全. 6 t /h a ,
L A I = 2
.
1 5 士 0 . 3 09 1。 林分年生产力 s . 4 3 t l h a · a ,在总辐射能 < l r o K c a l l e m : · a 地区 ,林
分最大生产力为 3 . 86 · Zh a · a , 在 1 10 一 120 K c al /h a · a地区 , 最大生产力为 4 . 6 t 了h a · a 。
大青杨太阳能利用率0 . 54 % , 模糊聚类分析表明 , 在谷地 、 阶地营造的大青杨人工林生产力
最高 , 而处在坡地上部 、 东南坡上部的林分生产力最低 。 年轮生长的功率谱测定检出 , 大青
杨年轮生长存在 2 . 5 、 3 . 2 、 6 . 3 年的周期 , 年轮生长的周期性主要是受气象因子影响所致 。
一 _ 箭、 . J ,J 健犷「刁
当代营林事业的一个明显特点是 , 选用短轮 伐期树种 , 实行集约化经营 , 以期大幅
度地提高林分生产力 。
大青杨 ( 尸o p : I: : 。 : s u : i。。 5 15 K o m . ) 是生长在长白山脉 、 小兴安岭的速生树种 。
30 一 40 年生的天然大青杨林蓄积达 40 0m ” / h a 。 在河岸阶地营造的 27 年生人工林 , 平均
胸径 3 3。 m 、 立木最大胸径 4 7e m , 蓄积可达 4 0 8m 3 / h a 。
大青杨木材的干缩条数比红松略大 , 抗弯强度 、 径向顺纹抗剪强度等力学指标仅低
于红松相应指标的 6 . 3一 7 . 7% , 是造纸 、 人造丝 、 胶合板 、 火柴等良好等材料。 因此 ,
将大青杨列为营造速生丰产林树种 , 对培育后备 资源将起到重要作用 。
但是 , . 目前人们对大青杨人工林的生产潜力还缺乏了解 , 为了阐明大青杨人工林林
分生产力及产量构成的特点 , 于 1 9 8 3一 1 9 8 6年对黑龙江省东部山区 50 年代末期营造的大
青杨人工林进行了调查研究 , 以便为有计划地发展这一速生树种提供依据。
二 、 研 究 方 法
分别在五营 、 带岭 、 铁力 、 苇河 、 山河屯各林业局的不同立地条件 、 不同密度的大
件 本 文承王 战教授 、 王业邃教授 、 刘大兴君级工程 师审阅并提出宝贵意见 。 倪素凡 、 关宝荣、 周振英 、 段喜
华 . 教建 宏参加 部分工作 . 于天源工程师 . 张道 亭 . 刘景阳等 同志予以协助 , 特此附志 ,
第2 期 大青杨人工林生产力的研究 4 3
青杨人工林中设置了6 5 块临时样地 (样地面积 4 0一 0 0 I0 m“ ), 测定主要测树因子 。 在
二股林场 、 东风林场用相对生长法进行了乔木层生物量现存量的测定 。 蒸腾强度的测定
用剪枝称重法 , 同化测定用萨克斯半叶法 。 不向立地林分的土壤样本按常规方法进行二
直径生长量的变异分析按 M i ct h e l ( 19 6 6) 程序计算认沁 样本取自尚志县 , 藉助读数显
微镜查定年轮生长量 ( 精确到 o . 06 in m ) 。
三 、 结 果 及 分 析
1
. 生物产 t 的构成
大青杨树冠呈 椭圆`卵圆形 , 下部枝条与主干夹角 74 ’左右 , 上部为 4 1 ’ 。 枝条着生
形态表明该树种为强趋光类型 。
生长在长 白山脉老爷岭江山娇林场的大青杨 , 高生长始于 5 月上旬 , 终于 7 月末 ,
19 t o 3 0
翻怪 (姐 )
立木胸径与叶 面积关系
持续 94 d 左右 , 直径生长于 9 月下旬 (邓 熙 混 , 19 83 ) 。 6
月间的光合作用 强 度 3 . 9一 13 . o s m g C O Z / d m “ · h 、 较 欧
州山杨 ( Z o m g C O Z / d m Z . h ) 、 欧 美 杨 ( 1 5一 2 5也 g C O : /
d m Z
一
h ) 低 。 蒸腾强度 0 . 4 9 2 9 / d m Z · h ( 6 月 1 7 日 1 4时 ,
t 二 28 . 2 ”一 2 9 . 4℃ , 空气湿度 (相对湿度 ) · 7 2 . 7 5纬 , 风速
0
.
2一 o . 6 m / s ) 。 ’ 每形成 19 干物质约 消 耗 5 6 0 9 水 , 比云杉
(2 3 0 )
、 栋树 ( 3 4 0) 高 , 足见大青杨代谢过程较快 , 尤其对
水分条件要求较高 。
据在铁力二股林场取得的样本 , 每克鲜叶面积为 4 6 . 3 9 士
3
.
c7 m 2
。 立木胸径与叶面积关系见图 1 。
叶面积指数 0 . 2 6 e 2 . 39 , 平均 1 . 18 士 0 . 3 0 9 1 , 比山杨
( 0
。
5 ) 大 。
经实测 , 林木的树千干重 、 枝条总重 、 叶重与 D ZH间的
关系 , 呈幂函数关系 。
加
阵合以
铁力二股林杨 通98 林斑 19 年生大青杨人工林的叶片干重 ( W L ) 、 枝条干重 (万。 ) 、
树千干重 (W户 与 D ’ H 关系如下 :
平 L = 0。 0 0 0 0 2 4 ( D ZH ) 1’ 3 192 3 了二 0 . 9 9 7 5
平。 = 0 . 0 0 0 8 9 ( D ZH ) 1’ 134 7 1 r = 0。 9 6 4 4
平 T = 0 。 0 1 9 7 4 7 ( D ZH ) o · 92 5 1 了 = 0 . 9 9 5 2
优势木生物量分配 :
叶 枝 条 树 干 合 计
绝干重 ( k g ) 5 。 2 7 4 1 . 1 8 1 2 3 . 3 9 1 6 9 . 8 4
(% ) 3
.
1 0 2 4
。
2 5 7 2
,
6 5 1 0 0
, 0 0
优势木生产结构图如图 2 。
4 4东 北 林 业 大 学 学 报 第 1 5卷
【 n田 件
公夕如 公条
` 石二 J千材
卜 .LfLrr十 L..
1 6招a-o (.)寒椒
:O ` .招 1 .幼 封 翻 舫 a .光合系沈 非光合旅坟 千盆 《七g)
图 2大青杨优势木生产结构 (取 自二股林场 )
平均木生物量分配 :
叶 枝 条 树 干 根 合 计
全株绝干重 (k g ) 0。 8 4 9. 4 03 5 .7 4 2 2。 1 3 68。 1 1
% 1
.
23 13
。
8 05 2
.
3 4 8 2
.
41 90 0
.
0 0
一 ~
地上部分干重 (k g ) 0 . 8 4 9` 3 4 0 r5 .7 4一 . 45 . 8 9
% 1
.
83 2 0
.
4 47 7
.
7 3 一 , 10 0 . 0 0
林分地上部份生物量分配 (按样地N o . 在推算 , 林分 D = 14 . 53 , N = 1 4 0 0株尹h a) :
叶片 枝 条 干 材 合 计
1
.
6 9 1 1
。
9 8 61
。
6 0 65
。
2 7 ( t / h
a )
「
2
.
5 9 18
。
35 79
。
0 6 1 0 0
。
0 0 ( % )
按地上部份计算 , 林 分 生 产 力 为 .3 拐 t hl a · a (绝干重 ) , 其 中 , 干 材 为 2 . 72
t / h a
’ a o
干材的经济价值占主导地位 。 依据分层切割资料 , 按不同器官统计表明 , 大青杨人
工林生物产量的经济系数大于 70 % 。
在对平均木根系的挖掘中 , 按层次 , 根径粗度 、 根重 、 枚数进行了统计 。
根径 ( e m ) ) 5 2一 4 , 9 1 . 9一 0 . 5 < 0 . 5 计
干重 % 5 7 . 4 1 2 2 . 0 5 1 8 . 3 4 2 . 2 0 1 0 0 . 0 0
枚数 5 3 3 5 9 6 2 3 忆2 0
层次 ( e m ) 0一 1 0 1 1一 2 0 2 1一 3 0 > 3 0 合 计
· 干 重 % 7 3 . 2 8 1 3 . 9 1 8 . 38 4 。 4 3 1 0 0 。 0 0
枚 数 2 6 4 2 2 4 7 1 1 6 1 7 2 0
实测材料表明 , 在山地条件卞 , 土层 2。。m 内的根系占全部根系重的 8 7 . 19 写 , 枚数
占6 7 . 7 8% 。
综合自丰林 、 带岭 、 铁力、 苇河等林业局标准地资料 , 将黑龙江省大青杨人工林分
生产力划为两大类 ;
第 2期 大青杨人工林生产力的研究
总 辐 射 值
( K七 la /e二二 a )生产力 (千材 )( t/ha· a )
<1 10
】 10一 1 20
2
.
72士 0· 1 21 )
3
.
0 4士 0· 1 72)
3
。
6 8
4
。
66
[ )相 当于 5. 5 n气 据 41块标 地资料 。
幻 相 当于 9· 1 8几 $, 据 1 5块标地资料 .
干材生产力4 . 6 t / h a · a 的地区 , 生理
幅射为 5 1 . 8 K c a l / c m Z一 a 。 2 9干物质相应于
固定能量 4 . 6K o al , 故可以算出 , 大青杨能
量利用率为 0 . 54 % ( 同一植被带陆地平均值
为 1% ) 。 在利用生理幅射 8 纬的情况下 , 本
区生物生产力可达 1 2 t/ h a · a 。 因此 , 有理
由认为 , 通过人为措施大幅度地提高大青杨的林分生产力是可能的 。
2
. 经济产皿 的形成
在目前经济条件下 , 干材是林业经营活动追求的主要目的之一 。
1) 经济产量的构成
在一个未经人为干预的林分内 , 林木各径阶的自然分布基本上反映 出树种竟争的结
果 。 对苇河东风林场样地 8 17 株立木径阶分布资料检验 , D 二 1 9 . 47 士 。 . c2 m , S 二 5 . 85 4 ,
偏态指标 0 . 5 4 8 8 , 峰态指标 9 . 8 7 2 , C 二 2 . 4 , 株数分布属于韦布尔分布 (W e i b u l l d i s -
t r i b吐 i o n) , 各径阶的理论分布如下 :
00月O 4自铲1 0
1 2 9
1 6
2 0 2
2 0
2 0 3
2 4
1 4 4
3 2 3 6
2 7 7
人匕八U
八O
阶数径株
件侧扭
据皆伐试验地材种出材量资料推算 , 林
龄 别 年的人工林 , 出材量 n l m “ /ha , 其中
农建材占 49 . 6 1( % ) , 矿柱材 38 . 4 , 次加工
材 5。 1 8 , 小径材 1 . 9 4 , 薪材 4 . 8 7。
干材树皮率因径级而异 , 19 年生树皮率
变动在 6一 12 %之间 (见图 3 ) 。 自立木上端
往下 , 树皮厚度为 0 . 2一 1 . oc m 。
立木胸径与材积的关系如下 :
V 二 0 。 0 0 0 2 08 6 8 1 D Z · 3% 2
V = 0
.
0 0 0 2 5 2 3 0 8 D Z
· 33 0 1
图
= 0
。
9 9 6 9
径扭 ( . . ,
不 同径 级的树皮率 (对数值 )
(适于铁力二股林场 )
(适于黑龙江省人工林 )
2) 生境与产量
(1 ) 上壤肥力
我们试验证明 , 胸径年生长量与土壤 A 层厚度有关 。一 豺黝硫明 , 当土缈瞰崛的土层` 豁“ ’ 直象ma3 梦盆 含量为 6一20 m ` l( 0 g 土 , , 磷时 , 大青杨— 一一几g 一 。 .6 : 直径生长速度较快 。.0 68 (2 ) 坡向 、 坡位是立地水 、 热 、 肥力的一 r一~ 竺一一- 一二二一一扁 综合反映 。( 二股林场 ) 我们可将生长在不同坡向 、 坡位上的林分看做为 ” 维空间的点 , 取优势高 、 优势木 12 年生时的材积生长率 、 同期连年生长量 ,
东 北 林 业 大 学 学 报 第1 5卷
用欧氏距离作模糊聚类分析 。
立地编号 :1 .E 中 , 简称 E 中 , 2 。 E 下 , 3 。 S E 中 , 4 。 S上 , 5 。 S 中 , 6。 S 下 ,
7
.
W 中 , 8 . N 上 , 9 , N 中 , l o . N中 , 1 1 . N E 上 , 1 2 . N E 下 , 1 2 . 阶地 。
微讥计草结果表胡 , 在不司立地上营造的大青汤人工林为生长可分 成 五 类 ( 砂 ~
0
。
9 9 9 5 )
:
阶地上的人工林 ;
S 下 , N E 下 , N上 , E 中 , S 中 , S E上 ;
E 下 ;
W中 , N中 , N下 ;
S E 中 , S上 。
计算立 地 与 则对因 予为联 合信 息 为 5 2 6 . 8 2 1 4 , 二倍公共信息 3 . 2 2 7 4 , 自由度 ~
8 , 护。 · 。 5一 15 . 5 0 7 , 保明了测树因子的变化与坡向 、 坡位有关 。
上述各地段的林分 , 营造在阶地上的人工林生产力最高 , 而生 长 在 S E 中 , S 上 地
段上的大青杨人工林生产力最低 , 这对于大青杨营造中的立地选择提供了理论依据。
(3 ) 密度效应
据平山 N o . 1 样地挖很材料 , 土壤 A + B 层为 3 c m , 大青杨根系主要分布在 2 c8 m
土层内 , 水平方向则延 伸 I Om 。 二股 N o . 4样地 , 根系按重量 、 枚数分布均集中在深度
为 2 0 c m 的土层内 , 但水平方向延伸 12 . 2 m 。 显然确定适宜密度是重要的 。
许多研究工作者提出立木适宜营养面积公式 。 冠幅与胸径关系的数学模型 。 这里根
据吉良龙夫 ( 1 9 5 3) 提出的密度效应 3 / 2乘则计算出 , 对于大青杨
N = 5
.
0 6 3 2 D l
·
7 7 8
由此推断 , 为使林分平均直径达到 1介 m , 适宜的立木株数应为 9 40 沫 , 如若达到 20 c m ,
则 N 二 56 。 (取整数 ) 。 在造林没计 、 间伐抚育时应考虑这个关系。
如所周知 , 形质指标显示出密度对干材形成的影响 。 大青杨 人 工林百二 。 . 7 7 9 7士
0
.
0 0 7 6 6 , f = 0
.
4 7 9士 0 . 0 7 9 8 。 密 度 < 1 0 0 0 株 / h a , q = 0 . 7 5一 0 . 7 8 , 密 度 > 1 0 0 0
株 / h a : q 二 0 . 7 9一 0 . 8 3 。
大青汤整枝高度因密度而异 , 6一 13 m 不等 , 一般为 8一 9。 。 里其他形质指标也呈有
规律的变化 。 我们曾建议采用 3 火 3m密度 , 林龄 19 年时 , 形质指标如下 : 冠 长 ( C )L
7一 8 二 , 冠 径 ( C F D ) 2 . s m , C L / C F D = 2 . 8一 3 。 2 , C F D /D : . 5 = 18一 2 3 , H /D =
1 2 0一 1 4 0 , C L / H = 0 . 4 6一 0 。 4 9。
3
. 生长 t 变异分析
树木生长过程中 , 测附因子对时间的变化属于非平稳时间序列 , 因此可按时间过程
分析方法进行分析 。
兹从直径生长量的变化人手 。 直径生长量 · (刁D ) 的构成取决于下式 :
刁D = 乙D T十 刁D 从 + U
式中 刁D T— 趋势项 , 因生物学特性而异 。刁刀二— 取决于气象条件 ,
第 2期 大青杨人工林生产力的研究
U
-一随机干扰 (病虫 、 异常灾害等 ) 。目前 , 对 乙D T 研究的狡多 , 但在林业上对 刁D M 考虑的不够 。
刁D ` 的变化须在讨 .可序列狡长且受水热条件影响较大的条件下才 易 于 检出 。 故在
分析大青杨 』D 二 时选择生长在空旷地年龄为 6 年的天然生立木 。
6
j.
2
.二. .上
Où)祖积扮鑫
n甘ó吕自.….且0
劫 朴 4 0 4 ` 5 0 助
年阶
6 5
` t )
图 4 大 青杨年轮指数的变化
2 8
.
5 1龄时 刁D 的趋势方程为 :
乙D = 0 . 2 4 13 9 A O· 。 1 2 17
r = 0
。
6 7 3 5
5 2一 65 龄时 刁D 变化的趋势方程
为 : 」D 一 4 9 . 2 6 4 9 3一 0 . 7 2 s 4 4 A
了 = 一 0 。 9 2 3 0
年轮指数 I 。 变化见图 4 。
描述时间序列变化可用富里叶级
数 , 周期图等方法 , 但这些方法只能
给出整数度 , 这里用功率谱法 , 即按
M i ct h e n 程序计算连续功率 谱 , 结
果见图 5 。
按 9 5% 置信限 , 大青汤在生长过程中因受气象因子的影响 , 存在 2 . 5 , 3 . 2 年的周
期 , 按 90 %置信度则有 2 . 5 , 3 . 2’ 6 . 3 年周
期 。
树木气候学的研究确定 , 林木生长与气
温 、 降雨有关 , 在 a 一 0 . 01 时 达 到 显著水
平 。 黑龙江省夏季气温状况 1 94 6一 1 9 6 0年为
暖期 , 1 9 6 1一 1 9 7 5年为冷期 。 比较同期 I。 值
变化看到 :
年 代 I : 入m ax 入。 。 入> 1 . 0 入< 1 . 0
年数 年数
1 9 4 6一
. 1 8 12 1
一
4 5
一
4 3
一
B
月期
名一 5
( . 》 ’
2
一
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. 三0 0 . 8 1 1 0
橄
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1 9 6 1一
1 9 7 5 1
。
0 1 1
。
3 5 0
.
7 6 6
(冷期 )
大体看 出 , 年轮指数的变动与周期气温
变化有关 。
0 8 月. 下 1 )
图 5 一天青杨年轮序列功率谱
大青杨周期变化叠加后的振幅为 :
2丫 Z X ( 0 . 0 0 6 8 + 0 . 0 0 1 6 5 6 + 0 . 0 0 4 6 j 4 ) “ 上 0 . 3 2 3 9 ( m m )
根据 V = G工. 3 H f 公式 , 可导出振幅对单株立木材积的影响 : 0 . 32 ( 。 . 32 + D ) /D气
立木胸径不同时 , 单株材积的变化 :
粗
东 北 林 业 大 学 学 报 第 15卷
3
。
0 3 %
2
。
8 1肠
1
。
6 3 %
+一十八”ù一匕n 甘J工,几2D
由此可推算出对林分蓄积的影响 。
四 、 结 卡五卜「J
5 0 年 代 在 东北林区谷地散生直径 1 . 0一 1 。 s m , 胸径最大年生长量 2 . o c m 的大青杨
立木 。 50 年 代末 期栽宜的人工林显示出较高的生产潜力。 在可及资源锐减的今天 , 将
其作为短轮伐期树种 , 有计划地发展本树种是适宜的 。 诚然 , 就 目前已成林的大青杨林
分状况而言 , 众多片林的生长速度良萎不齐 , 这主要是营造 、 经营技术问题 , 如选地不
当 , 初始密度过大 , 稳定成活后未能及时抚育等原因所致 。 今后如能从 良 种 、 立地 选
样 、 密度管理等诸方面人手 , 树种的生产潜力将得以发挥 , 产量也必将提高。
据统计 , 黑龙江省东部山区适于发展大青杨的面积约 1 0 7 。 5万 h a 。 这类林地中约有
7
.
7 % ( 8
.
2 8万 h a ) 列为 a 疏 , 的等级 , 林分生长量低于 0 . 9m 3 / h a (刘大兴 , 1 9 8 3 ) 。
如能在这类林地营造大青杨 一云杉混交林 , 预计主伐时 (轮伐期 2 6 年 ) , 仅大青杨立木
的蓄积即达 7 0万 m ” , 这是一个诱人可及的资源 。
况且 , 大青杨是阔叶红松林的伴生树之一 , 也属于顶极树种的范畴 , 从群落学的理
论来说 , 在排水良好的立地条件下营造大青杨一云杉混交林是有理论依据的 。
今 考 文 献
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第 2期 大青杨人工林生产力的研究 49
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15 1 4 0 0
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.
9 8 t l h
a , t h e b o d y w o o d 15 5 1
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6 t / h a
。
L A I = 1
.
1 8 士 0 。 3 0 9 1 。
M a x i m a l p r o d u e t i v i t y 15 3
.
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a i n : o n e o f r a d i a t i o n e n e r g y 1 1 0
K C a l /
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a . a n d t h e m a x i m a l p r o d u e t i v i t y 15 4
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-
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A n a l y z i n g t h e f u z z y e l u s t e r i n g s h o w s t h a t t h e P r o d u e t i v i t y o f u s s u r i
P o P l a i 15 h i g h
e s t w h e n t h e t r e e s a r e i n g o r g e o r t e r r a e e a n d t h e p r o d
-
u e t i v i t y 2 5 l o w e s t w h e n t h e t r e e s a r e a t t h e t o p o f t h e s o u t h s l o p e o r
t h e t o p o f t h e s o u t h
一 e a s t s l o p
.
T h e m e a s u r e m e n t o f p o w e r s p e e t r a o f
g r o w t h r i n g d e m o n s t r a t e s t h e v a r i a t i o n s o f p e r i o d e v e r y 2
.
5
, 3
.
2 , 6
.
3
y e a r u n d e r t h e i n f l u e n e e o f e l i m a t i e f a e t o r
.