全 文 ：２０１６年４月 防 护 林 科 技 Ａｐｒ．，２０１６
第４期（总１５１期） Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｆｏｒｅｓｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．４（Ｓｕｍ Ｎｏ．１５１）
文章编号：１００５－５２１５（２０１６）０４－００４２－０２
收稿日期：２０１６－０１－１１
作者简介：白国华（１９７５－），男，辽宁彰武人，大学，工程
师，主要从事森林经营研究．
彰武小钻杨生长规律与固碳释氧效益分析
白国华１，张日升２
（１．国有彰武县四合城林场，辽宁 阜新１２３２００；２．辽宁省固沙造林研究所，辽宁 阜新１２３０００）
摘 要 通过分析解析木研究彰武小钻杨生长规律与固碳释氧效益，结果表明：彰武小钻杨２～１０年胸径生长较
快；树高速生期从幼龄林阶段开始一直到１６年时结束，以后生长缓慢；材积生长４年时开始进入速生期，速生期维
持２０年左右；幼龄林时年均固碳释氧能力很低，近熟林时年均固碳量和释氧量分别为６ ０２５．０ｋｇ!ｈｍ－２和４ ３９８．６
ｋｇ!ｈｍ－２，固碳释氧能力较强。
关键词 彰武小钻杨；树高；胸径；材积；生长；固碳释氧
中图分类号：Ｓ７１９．１１９ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３６０１／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－５２１５．２０１６．０４．０１３
Ｇｒｏｗｔｈ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｘａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｘｙｇｅｎ Ｒｅｌｅａｓｅ ｆｏｒ
Ｐｏｐｕｌｕｓ×Ｘｉａｏｚｈｕａｎｉｃａ
Ｂａｉ Ｇｕｏｈｕａ１，Ｚｈａｎｇ Ｒｉｓｈｅｎｇ２
（１．Ｓｔａｔｅ－ｏｗｎｅｄ Ｓｉｈｅｃｈｅｎｇ Ｆｏｒｅｓｔ Ｆａｒｍ，Ｚｈａｎｇｗｕ Ｃｏｕｎｔｙ，Ｆｕｘｉｎ １２３２００，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｄｕｎｅ－Ｆｉｘａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｆｆｏｒｅｓｔａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｆｕｘｉｎ １２３０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｇｒｏｗｔｈ ｒｈｙｔｈｍ ａｎｄ ｂｅｎｅｆｉｔ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｘａｔｉｏｎ ＆ｏｘｙｇｅｎ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ Ｐｏｐｕｌｕｓ×Ｘｉａｏｚｈｕａｎｉｃａ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ
ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｓｔｅｍ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＤＢＨ ｏｆ Ｐｏｐｕｌｕｓ×Ｘｉａｏｚｈｕａｎｉｃａｉｓ ｑｕｉｃｋ ｆｒｏｍ ｔｗｏ ｔｏ ｔｅｎ ｙｅａｒｓ；
ｆａｓｔ－ｇｒｏｗｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｈｅｉｇｈｔ ｇｒｏｗｔｈ ｆｏｒ Ｐｏｐｕｌｕｓ×Ｘｉａｏｚｈｕａｎｉｃａｉｓ ｆｒｏｍ ｙｏｕｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｔｏ １６－ｙｅａｒ－ｏｌｄ，ｓｌｏｗ ｇｒｏｗｔｈ
ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ；ｂｅｇａｎ ｔｏ ｅｎｔｅｒ ｔｈｅ ｆａｓｔ－ｇｒｏｗｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ｇｒｏｗｔｈ ｉｓ ｆｏｕｒ ｙｅａｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｓｔ－ｇｒｏｗｉｎｇ ｐｅｒｉ－
ｏｄ ｃａｎ ｍａｉｎｔａｉｎ ａｂｏｕｔ ２０ｙｅａｒｓ；ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｘａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｒｅｌｅａｓ ｐｅｒ ｙｅａｒ ｉｓ ｖｅｒｙ ｌｏｗ；ｔｈｅ
ａｎｎｕａｌ ｃａｒｂｏｎ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅａｒ－ｍａｔｕｒｅ ｆｏｒｅｓｔ ｆｏｒ Ｐｏｐｕｌｕｓ×Ｘｉａｏｚｈｕａｎｉｃａ ｐｅｒ ｙｅａｒ ｉｓ
６ ０２５．０ｋｇ!ｈｍ－２ ａｎｄ ４ ３９８．６ｋｇ!ｈｍ－２ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｙ ｔｏ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｐｏｐｕｌｕｓ×Ｘｉａｏｚｈｕａｎｉｃａ；ｇｒｏｗｔｈ；ｃａｒｂｏｎ ｆｉｘａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｒｅｌｅａｓｅ
彰武小钻杨Ｐｏｐｕｌｕｓ× Ｘｉａｏｚｈｕａｎｉｃａ Ｗ．Ｙ．
Ｈｓｕ ｅｔ Ｌ．ｃｖ．Ｚｈａｎｇｗｕ是以小叶杨为母本，钻天杨
为父本的杂交种。１９８６年由辽宁省固沙造林研究
所选育成功后，在辽宁省阜新地区大面积推广造林，
该品种具有抗性强、材质优良、繁育容易、造林成活
率高、生长快、轮伐期短等特性，是辽宁风沙区主要
造林树种之一［１］。目前对彰武小钻杨的研究主要集
中在对其造林方式和提纯复壮方面［２－４］，对生长规
律的报道很少。为了更好地研究彰武小钻杨的生长
规律，本文对辽宁省章古台地区２４年生的彰武小钻
杨解析木进行分析，并结合多年的研究成果，探讨彰
武小钻杨生长规律，初步分析了彰武小钻杨的固碳
释氧能力。
１ 研究方法
１．１ 研究区概况
研究区位于科尔沁沙地南缘的章古台地区，４２°
４３′—４２°５１′Ｎ，１２１°５３′—１２２°２２′Ｅ，该区属暖温带
亚湿润干旱气候。主要气候特点是干旱多风，年均
降水量５００ｍｍ左右，且多集中于６—８月，年蒸发
量约为降水量的３倍，空气相对湿度６０．４％，年均
气温６．１℃，平均无霜期１５４ｄ，年均风速３．０～３．７
ｍ !ｓ－１［５］。土壤类型以风沙土为主，占８９．４％［３］，土
壤有机质及其他养分含量都比较低。
１．２ 解析木的选取
在章古台地区选择了立地条件相似，林分特征
差异不显著的２４年生彰武小钻杨人工林进行研究
分析，在林分中设置３个３０ｍ×３３ｍ标准地，进行
样地调查，以样地每木检尺数据为基础，按照等断面
积标准木法确定解析木，每块样地获得平均木３株。
按２ｍ区分段截取圆盘，按２ａ一个龄级进行统计，
测算解析木的胸径、树高、材积生长过程及各种生长
量。
１．３ 固碳释氧分析
根据解析木的数据，推算不同林龄阶段彰武小
钻杨胸径的平均值和相应的单株年均材积增长量；
利用胸径平均值，在ＤＢ２１／７０６－２０１３《森林经营技
术规程》中查到对应的适宜密度，用适宜密度与单株
年均材积增长量求算出每公顷彰武小钻杨在某一林
龄阶段的年均材积增长量。
利用下面的公式（１）和公式（２）分别计算出每公
顷彰武小钻杨吸收ＣＯ２及释放Ｏ２的量。
ＧＣＯ２＝Ｖ×Ｐ×Ｃ （１）
ＦＯ２＝Ｖ×Ｐ×Ｏ （２）
式中ＧＣＯ２为年均固碳量，ＦＯ２为年均释氧量；Ｖ
为年均材积增长量；Ｐ为彰武小钻杨木材密度（测定
结果为３８９ｋｇ!ｍ－３）；Ｃ和Ｏ 是常数项，分别代表树
木每积累１．０ｇ干物质可以吸收１．６３ｇ ＣＯ２和释放
１．１９ｇ Ｏ２［６］。
２ 结果与分析
２．１ 胸径生长
从图１的胸径生长曲线分析看，彰武小钻杨一
般在２～１０ａ胸径生长快，到１０年时最高年平均生
长量可达１．６２５ｃｍ，连年生长与平均生长曲线相交
在１０年，１０年后连年生长开始低于平均生长，连年
生长在１６～２４年都可维持在０．３～０．５ｃｍ。
图１ 胸径连年／平均生长曲线
２．２ 树高生长
在章古台地区彰武小钻杨的树高１～１６年生长
较快，平均每年生长１．２２５ｍ。１６年以后生长变缓
慢，从图２中可以看出１７～２４年，每年彰武小钻杨
树高生长仅为０．１１２ ５ｍ。野外观测到彰武小钻杨
１８年左右时，顶梢每年都有部分枯死，这说明彰武
小钻杨１８年后高生长基本停止。
图２ 树高生长曲线
２．３ 材积生长
图３为彰武小钻杨材积连年生长曲线和平均生
长曲线图，可以看出杨树材积平均生长量和连年生
长量从第４年开始进入速生期，速生期维持１０年左
右，２４年生时总平均生长量与连年生长量曲线相
交，速生期结束。可以推算出彰武小钻杨２４年以后
连年生长变缓慢，连年生长量低于平均生长量。
图３ 材积连年／平均生长曲线
２．４ 彰武小钻杨固碳释氧效益分析
根据图３推算出彰武小钻杨不同林龄阶段的蓄
积连年生长量年均增长量，详见表１。
表１ 彰武小钻杨蓄积年均增长量推算
龄级
幼龄林
（０～５ａ）
中龄林
（６～１０ａ）
近熟林
（１１～１５ａ）
成熟林
（１６～２４ａ）
彰武小钻杨胸径／ｃｍ ２ １０ １４ １６
单株年均材积生长量／ｍ３ ０．０００ ３ ０．０１０ ４ ０．０１５ ２ ０．０１０ ６
适宜的密度／株 !ｈｍ－２ １ ２００ ６３０ ６３０ ４２０
蓄积年均增长量／ｍ３!ｈｍ－２ ０．３６０ ０ ６．５５２ ０ ９．５７６ ０ ４．４５２ ０
注：彰武小钻杨胸径为这一龄级时段的平均值，以平均胸径为
准，在ＤＢ２１／７０６－２０１３中查到的适宜密度。
从表１中可以看出，彰武小钻杨幼龄林林分蓄
积年平均增长量仅为０．３６ｍ３ !ｈｍ－２，中龄林为
６．５５２ｍ３!ｈｍ－２；近熟林和成熟林分别９．５７６ｍ３ !
ｈｍ－２、４．４５２ｍ３!ｈｍ－２，利用公式（１）和公式（２）就可
以分别计算出每公顷彰武小钻杨人工林吸收ＣＯ２及
释放Ｏ２的量，详见表２。
从表２中可以看出，幼龄林时年均固碳释氧能
力很低，固碳量和释氧量分别为２２６．５ｋｇ !ｈｍ－２和
１６５．４ｋｇ!ｈｍ－２，近熟林时年均固碳释氧最高，分别
为６ ０２５．０ｋｇ!ｈｍ－２和４ ３９８．６ｋｇ!ｈｍ－２。
（下转第６３页）
３４ 第４期 白国华 等 彰武小钻杨生长规律与固碳释氧效益分析
由图１可知，秸秆覆盖土壤比较对照土壤能够显著
地增加含水量（Ｐ＜０．０５），这是因为秸秆能够吸收
大于自身体积的水分，从而延长了水分在土壤中的
时间，并且秸秆还能减缓地面径流，降低蒸发速
率［３］。５—９月３个厚度秸秆处理土壤含水量在０～
１０ｃｍ 土层分别较对照土壤增加了 ７．８４％ ～
２７．８３％，１６．３１％～４１．１８％和１７．３２％～４３．４４％。
土壤含水量在１０～２０ｃｍ土层分别较对照土壤增加
了２．５８％～４．１９％，５．４５％～１５．０７％和６．９９％～
１７．１９％。
图１ 不同的秸秆覆盖厚度对土壤含水量的影响
２．２ 不同的秸秆覆盖厚度对土壤容重、孔隙度和硬
度的影响
土壤的物理性质制约土壤肥力水平高低，进而
影响植物正常生长，是农作物制订合理土壤管理方
式的重要依据［４］。
由表１可知，土壤容重和硬度随着秸秆厚度的
增加而逐渐减少，土壤容重１０ｃｍ和２０ｃｍ处理无
差异，其余各处理间差异显著（Ｐ＜０．０５），最低分别
为１．０１ｇ!ｃｍ－３和１．０２ｋｇ!ｃｍ－３。而土壤孔隙度则
随着秸秆厚度的增加而逐渐变大，１０ｃｍ和２０ｃｍ
处理无差异，其余各处理间差异显著在１０ｃｍ和２０
ｃｍ厚度时，土壤孔隙度差异不大，最高为７１．１２％。
造成这种变化可能是秸秆腐化分解形成腐殖质，改
变了土壤团粒结构，从而降低容重增加孔隙度，最终
导致土壤硬度也随之下降，改善了土壤的质量［５］。
表１ 不同的秸秆覆盖厚度对
土壤容重、孔隙度和硬度的影响
处理 ＣＫ ５ｃｍ １０ｃｍ ２０ｃｍ
容重／ｇ!ｃｍ－３ １．４４ａ １．２９ｂ １．０３ｃ １．０１ｃ
孔隙度／％ ４６．２１ａ ５７．４３ｂ ６８．３４ｃ ７１．１２ｃ
硬度／ｋｇ!ｃｍ－３ １．７８ａ １．６４ｂ １．２３ｃ １．０２ｄ
３ 结论
通过对山杏秸秆覆盖，覆盖后显著提高土层含
水量，虽然土壤含水量较前几个月有所下降，但是相
对对照处理还是有显著提高。在１０ｃｍ和２０ｃｍ厚
度时，土壤含水量差异不大，所以相对提高土壤含水
量来说，１０～２０ｃｍ厚度秸秆最适宜。而土壤容重、
孔隙度和硬度３个物理指标中，都以２０ｃｍ厚度最
好，但是土壤容重和孔隙度在１０ｃｍ和２０ｃｍ厚度
时，差异不显著（Ｐ＞０．０５）。综合判断，在３个秸秆
厚度处理中１０ｃｍ和２０ｃｍ处理较好，所以秸秆覆
盖厚度应在１０～２０ｃｍ。
参考文献：
［１］古成艳．果园秸秆覆盖技术［Ｊ］．河北果树，２００８（１）：４１－４２
［２］陈怀满．环境土壤学［Ｍ］．北京：科学出版社，２００５
［３］王晓峰，田霄鸿，陈自惠，等．不同覆盖施肥措施对黄土旱塬冬小
麦土壤水分的影响［Ｊ］．应用生态学报，２００９，２０（５）：１１０５－
１１１１
［４］张德奇，寥允成，贾志宽．旱区地膜覆盖技术的研究进展及发展
前景［Ｊ］．干旱地区农业研究，２００５，２３（１）：２０８－２１３
［５］张义，谢永生，郝明德，等．不同地表覆盖方式对苹果园土壤性状
及果树生长和产量的影响［Ｊ］．应用生态学报，２０１０，２１（２）：
２７９－２８６
（上接第４３页）
以２４ａ彰武小钻杨材积生长量计算，彰武小钻
杨人工林可吸收ＣＯ２７９．７ｔ!ｈｍ－２，释放Ｏ２５８．１ｔ!
ｈｍ－２。
表２ 彰武小钻杨人工林固碳释氧量及效益分析
龄级
幼龄林
（０～５ａ）
中龄林
（６～１０ａ）
近熟林
（１１～１５ａ）
成熟林
（１６～２４ａ）
吸收ＣＯ２／ｋｇ!ｈｍ－２ ２２６．５ ４ １２２．４ ６ ０２５．０ ２ ８０１．１
释放Ｏ２／ｋｇ!ｈｍ－２ １６５．４ ３ ００９．６ ４ ３９８．６ ２ ０４５．０
３ 结论
３．１ 彰武小钻杨在幼龄林阶段进入速生期，在２～
１０年时胸径生长快；树高生长１～１６年较快，平均
每年生长１．２２５ｍ；材积生长４年时开始进入速生
期，速生期维持２０年左右。
３．２ 幼龄林时年均固碳释氧能力很低，近熟林时年
均固碳释氧最高。以２４年彰武小钻杨材积生长量
计算，彰武小钻杨人工林可吸收ＣＯ２７９．７ｔ!ｈｍ－２，
释放Ｏ２５８．１ｔ!ｈｍ－２。
参考文献：
［１］薛占武，张秀艳，宋华军．优良杨树品种提纯复壮与培育壮苗技
术［Ｊ］．吉林林业科技，２００９，３５（５）：７－１１
［２］赵素华，尤国春，刘亚萍．辽西风沙干旱区杨树速生丰产林品种
对比试验［Ｊ］．辽宁林业科技，１９９７（３）：１４－１５
［３］魏清华．彰武小钻杨不同栽植深度造林试验初报［Ｊ］．辽宁林业
科技，１９８９（３）：１６－１７
［４］李玉航，刘淑玲，袁春良，等．沙地杨树对比造林试验初报［Ｊ］．内
蒙古林业调查设计，２０１１，３４（５）：６１－６２
［５］白雪峰．章古台沙地樟子松人工固沙林水分动态研究［Ｄ］．沈阳：
沈阳农业大学，２００５
［６］中国森林生态服务功能评估项目组．中国森林生态服务功能评
估［Ｍ］．北京：中国林业出版社，２０１０：１１
３６ 第４期 李钱 不同的秸秆覆盖厚度对土壤基本物理指标的影响