全 文 :第 l 卷 第 6 期
1 9 8 8 年 12 月
林 业 科 学 研 究
FO R E S T R E S E A R C H
V o l
.
1 , N o
.
6
D e e
. , 1 9 8 8
鲁西平原毛白杨林地土壤条件与
林木生长规律的研究
刘寿坡 朱占学 张 瑛
(中国林业科学研究院林业研 究所 )
高学政 张守良 龙三群 陈之端
(山东省冠 县毛白杨林场 ) (林业部调查规划院 )
摘 要
本项 研 完主要在 山东省 冠县毛白杨林场进行 , 研 完 了毛 白杨片林 的林分生长规
律 、 生物量积 累及它们与土攘条件的关系。 研究 结果表明毛 白杨生长量在不 同土攘
上差异甚大 , 其年平均材 积 生长量 , 攘质揭潮土 > 夹淤沙攘质潮土 > 通休 沙质潮土
> 拈质褐潮土 > 风 沙土 , 毛白杨片林数量成熟龄在墩质揭潮土为13 a 以 后 , 其它几
种肥 力差的土壤为 7 一 g a ; 攘质揭潮土上毛 白杨林速生期特续 1 2 a 以上 , 其它几
种土攘为 4 一 g a 。 据观浏 毛白杨片林粗 生长高峰期 显著 , 5 月份粗生长占全年 总
童40 一60 % 。 高生 长 高峰期持续期较长 , 为 6 一 7 月 。 毛 白 杨片林生 物量积 累随林
龄增 大而增加 , 龙其 2 一 10 a 增长速 度最大 , 10 一 14 a 以后 生物量积 累也有所增加 ,
但增加速度减缓 。
关艘词 鲁西乎原 ; 一乙白杨 ; 潮土
毛白杨 (尸o p o l。 : r。 ; n o n ro sa C a r r . )为 ;}: 国特有的落叶乔木树种 , 其分布范围为北纬 3 0一一
钓 ’ , 东经 1 0 5一 12 5 “ , 中心分布区大致在黄河中下游 。 毛白杨干形通直 , 生 一长快 , 材 质 亦
好 , 为华北平嗽主要造林树种 。
本项研究主要东山东省西部黄河故道区毛白杨林场进行 , 研究了毛白杨片林的林木生长
规律、 生物赞积累及其与土壤性状的关系 , 以期深化对毛白杨生物生态学特性的了解 , 为丰
产栽培提供科学依据 。
一 、 研究地区气候及土壤
山东西部为黄河泛滥冲积平原 , 地势坦荡 , 海拔20 一 40 m 。 由于历史上 黄 何多 次泛滥
改道 , 受其影响 , 地而多为黄土性泥沙淤积物 , 厚度数米至数十米不等 。
本文于 19 8 8年 7 月 2 5 日收到 。
6 期 刘寿坡等 : 鲁西平原毛白杨林地土壤条件与林木生长规律的研究 5 8 9
鲁西属暖温带季风区 , 热量丰富 , 光照充足 , 降水较多但不均匀 , 蒸发量大。 年平均气
温1 2 · 8一 1 3 。 4 ℃ , ) 10 ℃积温 4 4 0 4一 4 5 24 ℃ , 年极端最高 气温 41 。 9 ℃ , 极 端最 低 气 温
一 2 2 . 7 吧 , 无霜期1 9 3一2 0 l d , 日照时数2 4 6 3一2 7 还o h , 年降水量5 8 0一6 0 0 m m , 但年变率很
大 , 一般在18 一2 5 %左右 , 最大可达70 % 。 历 年 最 小 降 水 量 可 低 至 2 73 m m , 最 大 达
1 0 4 m m
。 降水季节性变化亦大 , 春季( 3 一 5 月 )占全年降水 12 . 8一 14 . 1 % , 夏季 ( 6 一 8
月 )占6 1 . 5一 6 7 . 3 % , 秋季( g 一1 1月)占1 7 . 1一2 0 . 9 % , 冬季 (2 2月一 2 月)占2 . 6一3 . 5 % .
毛白杨林地土壤类型多为潮土 , 次为褐潮土 、 风沙土。 质地多为细沙土、 沙壤土 。 由于
多次沉积 、淤积影响 , 剖面构型复杂 , 在不等深度出现厚度不一的淤土层 。 这对土壤的蓄水保
肥性能产生很大影响。
沙质潮土容重 1 . 4一 1 . 6 9 /c m “, 总孔隙度为 43 一47 % , 毛管孔隙度为 2 3一39 % , 最大
持水量 29 一32 % , 毛管持水量 1 5一20 % 。 沙质潮土肥力很低 , 有机质含量仅 0 . 3一 0 . 6 % ,
全 N 0 . 01 2一。. 0 17 % , 代换盐基总量3 . 5一6 . 4 me / 1 0 0 9 土 , p H 为8 . 2一8 . 4 。 沙质潮土有通
体沙质潮土及夹淤沙质潮土两种类型 。 夹淤层的存在 , 明显地有利于毛 白杨的生长。
褐潮土上层常为粘壤土 , 厚度为6 0一1 0 0 c m , 向下为粉沙土或粉壤土 。 根系活动层土襄
容重 1 . 3一 1 . 4 9 /c m “ , 总孔隙度45 一50 % , 毛管孔隙度较大 , 常为 32 一36 % , 最大持水 量
3 3一 39 % , 毛管持水量 24 一30 % 。 褐潮土肥力较高 , 有机 质 为 0 . 7一 1 . 0 % , 全 N 为0 . 0 25
一 0 . 0 4 4 % , p H 为7 . 4一 8 . 5 , Ca CO 3含量为 9 一 1 1 % 。
风沙土系风蚀堆积形成 , 土层上下质地均匀 , 依距沙源远近有粉壤土及粉沙土之别 。 容
重为 1 . 3一 1 . 5 9 /c m 3 , 最大持水量 3 一37 % , 毛管持水量 24 一28 % 。 土壤有 机 质 0 . 1 5一
。. 35 % , 全N 含量在 0 . 02 %以下 , p H S . 3一8 . 6 , 各层均有石灰反应 。 风沙土地下水位在8 爪
以下 , 土壤持水性差 , 肥力低 , 对毛白杨生长极为不利 , 一些粗放经营的毛白杨林形成小老树。
二 、 研究方法及材料
本项研究以固定标准地定期观测数据及面上的调查材料为基础 。 固定标准地设置在鲁西
冠县毛白杨林场 , 对冠县唐寺苗圃、 马颊河林场、 在平县苗圃 、 萃县马西林场的毛白杨林也
进行了面上调查研究。
在冠县毛白杨林场不同土壤一立地条件上共设置固定标准地 10 块 , 面积各为 0 . 12 ha ,
含60 株测试木 , 树种为1 。一1 3 a 河北毛白杨雌株 , 栽植初期林内曾间种农作物 , 并施用速效氮
肥 , 但林地管理措施基本相同 。 1 9 8 2一1 9 8 6年以来 , 定期观测胸径 、 树高等测树因子 。每月各旬
定时取三次土样 , 测定土壤含水量 , 每隔20 c m 取土样一个 , 深至 1 0 o c m 。 此外每 年10 月下旬
在标准地内取混合土样 , 取样深度 固定为 。一60 c m , 测定土壤养分消长及化学性质变化.
研究毛白杨生长规律及生物量积累 , 除利用历年林分的测树资料外 , 还在标准地附近选
取平均木 1 一 2 株进行树干解析 , 测定生物量 。 生物量分树干 、 侧枝、 叶、 根 4 部份测定。
并根据W = a( D 2H )“及W = a D b公式求算各部分生物量回归方程‘), 再推算林分生物量。
毛白杨净生产量是通过解析木求出材积生长量 , 再根据重量与材积比 , 计算出树枝、 根
和叶的净生产量。
” 潘维铸 , 1 9 8。, ‘森林生态系列第一性生产里洲定技术与方法’ (中南林学院资料 )。
5 9 0
裹 1
林 业 科 学 研 究 1 卷
毛 白杨各 . 官生物t 回归方粗式 ¹
生物 t
组 成
方 程式类型 回 归 方 程
相关 系致
( r )
度
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二 a (D 孟11) b
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10 g w 叶 = 一 2 . 0 525 + 0 . 7 9 37 10 9 ( D Z H ) }
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根 W
= a ( D ZH ) b
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10 g w 报 = 一 1 . 9 85 5 + 2 . 7 37 2 lo g D
0 9 7 5 3
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1o g w 总 = 一 1 . 1 1 4 2 + 0 . 5 , 6月 10 9 (D ZH )
I o g W 总 = 一 1 . 36 5 0 + 2 . 8‘2 0 lo g D
0
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¹ 方程式中W = 生物 t D = 脚高直径 (c m ) H = 树离 ( m )
三 、 毛白杨林生长与土壤条件
同其它种杨树一样 , 毛白杨是嗜好水肥的树种 , 鲁西平原虽属毛白杨适生区 , 但在相同
的气候和相似的经营管理水平条件下 , 不 同土壤类型上它的生长量仍有极大差别 。 在前述的
几类土壤中以壤质褐潮土生长最快 , 风沙土生长最差 。 如以风沙土上生长的毛白杨林年平均
生长量为 10 , 则壤质褐潮土为437 , 夹淤沙质潮土为263 ; 通体沙潮土为18 0 , 粘质褐潮土为
17 0
。 毛白杨在这几类土壤上的生长量最大相差 4 倍 (表 2 ) 。
裹 2 不同土城毛白杨生长的比较
上 城 类 型 标 地 号
林 幼
( a )
7
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密 度
( 株数 / h a )
平均脚径 ’ 平均 树高 一年生长 t
· ‘c m , 【 ‘m , 一‘m , / h a ,
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一
6 期 刘寿坡等 : 鲁西平原毛白杨林地土壤条件与林木生长规律的研究 5 91
黄河故道区的土壤质地及剖面构型是影响土壤中水分 、 养分运动的最 重 要 属 性 , 它们
直接制约着水肥的保蓄和通气状况 , 对毛白杨生长有明显影响。按年平均材积生长量计算 , 壤
质土为12 . 7 m 3 / ha , 夹淤的沙壤土为8 . 42 m a/ ha , 粉沙 土 为6 . 29 m a/ h a , 粘 质 土 为5 。 79
m V ha
。 按生长量高低顺序壤质土 > 夹淤沙壤土 > 粉沙土> 粘土 , 这是因为壤质土对水肥保
蓄、 根系伸展 , 有利于树木生长 ; 粘土则干时坚实 , 湿时粘滞 , 通气透气性差 , 不利于树木
生长 , 沙土保水保肥性能不良 , 肥力低 , 因而也不利于杨树生长。
根据对毛白杨矿质吸收量的研究及土壤养分与林木生长量的相关分析 , 证明毛白杨林的
生长与土壤有机质 、 N 、 K 等元素含量关系密切。 土壤养分包括一些灰分元素 , 是杨 树赖以
进行生物积累的物质基础。 以14 年生毛白杨为例 , 年平均生物积累量为41 k g , 按其生 物 吸
收量计算, 每年须从土壤中摄取 N 1 8 3 9 , P : 0 。 2 6 . 5 9 , K : 0 18 9 9 , C a o 4 0 5 肠 由此可
见 , 毛白杨的正常生长需要一定数量的养分和其它灰分元素 , 并主要通过土壤补给 。 分析它
们的相关性 , 有助于了解毛白杨对某些物质的需求水平。
鲁西地区林地土壤贫膺 , 因此毛白杨生长量与某些养分含量相关性显著 (表 3 )。
裹 3 毛 白杨生长量与土滚养分元案相关性
土 。 。 , ⋯相 关 相关系数 ( r 》 { 样 本 数 { 临 界 值
V = 1
.
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.
0 8 1 92
V 二 2 4
.
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V = 0
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2 1 8 51 N + 0
.
0 3 0 67
V = 0
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.
1 9 4 6 8
V 二 0
.
04 9 6 8 K + 0
.
1 4 4 5 9
V = 3
.
6 0 3 4 1 P + 0
.
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V 二 一 1 . 3 3 6 4 3 P + 0 . 7 9 6 5 8
0
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0 5 = 0
.
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质NKP机效有全速邀
四 、 不同土壤上毛白杨林生长规律
(一 ) 生长周期
毛白杨胸径年生长 , 6 年生前在不同土壤上差异不大 , 6 年生以后 , 由于土壤肥力的差
异 , 粗生长出现差距。 通体沙质潮土胸径年生长量下降幅度较大 , 并一直维持在较低水平(约
0
.
3 c m )
, 壤质褐潮土也略有下降 , 但维持于较高水平 (约 1 . I c m )。 第 s a 开 始胸径连年生
长量差异增大 , 壤质褐潮土为 1 . 1 c m , 夹淤沙壤质潮土为。. s c m , 通体沙壤质潮土为。. 6 c m ,
夹淤沙质潮土为0 . 5 c m , 通体沙质潮土为0 . 3 c m 。 从树高生长来看 , 4 年生前 在 壤 质褐潮
土上高生长居于优势 , 且上升趋势明显 ; 而夹淤沙质潮土及通体沙潮土则处于劣势 , 4 年生
后 生长量明显变缓 。 第 s a 树高连年生长量壤质褐潮土为1 . o m , 夹淤沙壤质潮土为。。71 m ,
沙壤质潮土为。. 57 m , 夹淤沙质潮土为。. 40 m , 通体沙质潮土只有 o . 3m 。 毛白杨材积生长
量与胸径的生长规律相似 , 它们的连年生长量在 6 a 前夹淤沙壤质潮土最大 , 通体沙质潮土
最小。 但 6 a 以后壤质褐潮土连年生长量就上升为第一位 , 最大值出现在第10 a , 以后逐年
下降, 其余几种肥力较差的土壤连年生长量最大值均出现在第 s a 前后 , 以后则明显降低 ?
5 92
表 4
林 业 科 学 研 究 1 卷
不同土坡毛白杨林生长过程
沙澳质潮土 夹淤沙质 潮土 通体沙质潮土
平 均 l 连 年 1平 均 ! 连 年 }平 均 {连 年
生长 址 ! 生长 t 生长亚 } 生长妞 { 生长赶
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n八U一J..U,自月,卜n U口比曰. .人,‘UnU
树干解析资料还证明不同土壤上林分数量成熟龄也有差别 。 肥力较好的壤质褐潮土在13
a 以后 , 其它几种土壤则分别在 5 一 7 a 。
表 4 还表明毛白杨在整个生长过程中都有一个 “速生阶段 ” , 其持续期限及出现迟早 , 因
不同林分而异 , 影响的因素很多 , 但在经营水平相似 , 林分密度和年龄大致相同的情 况下 ,
土壤肥力则为主要制约因素。 根据表 4 统计 , 肥力高的壤质褐潮土或夹淤沙壤质潮土速生期
持续较久 , 生长量也大。 贫膺的通体沙质潮土则相反 (表 5 ) 。
表 S 不同土雄毛白杨林速生期¹ ( 单位一 )
树 裔 )_ 村
起止年龄 持 续 期
1 一 10
1 一 8
1 一 7
1 一 6
1 一 4
10
起止年龄
4 一1 5以 上
4一 12
4 一1 2
4 一 7
3 一 5
积
持 续 期
!|一-J径土
起止年龄 士寺续 期
城质揭潮土
夹淤沙城 质潮土
沙城质潮土
夹淤沙质湘土
通体沙质溯土
¹ 速生标准 .
2 一 9
2 一 8
2 一 8
2 一 7
2 一 了
脚径 > 1 . o c m / a , 树高 > 1 . o m / a , 材积 > 。. ol m , / a , 起止年的不含苗龄 。
6 期 刘寿坡等 : 鲁西平原毛白杨林地土壤条件与林木生长规律的研究 5 9念
(二 ) 毛白杨林脚径 、 树高生长的攀节理异
毛白杨生长的年周期及生长节律 , 一方面受它的遗传性制约 , 另一方面也受环境条件和
栽培措施影响 。 研究它的生长规律对制定科学的栽培措施 , 适时施肥灌水 , 促进速生丰产具
有重要意义。 根据1 9 8 2一1 9 8 6年固定标准地观测资料 (表 6 ) , 毛白杨林粗生长持续期为 4 一
9 月份。 高峰期在 5 月份出现 , 该月生长量很大 , 而且不同年度 , 不同土壤的规 律 性 很 一
致 , 5 月份粗生长占全年4 。一60 % ; 7 一 9 月虽属高湿高温季节, 但粗生长占全年比例并不
大 , 各月一般在10 %以下 , 10 月份粗生长完全停止。
衰 ‘ 不同土城毛白杨林脚径逐月生长率
⋯“ 』行 ‘ 距 }林 ”
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各 月占全年生长% (各年平均值 )
土 魏 标地号 服风 沙 土通体沙质潮土夹淤沙质潮土通体沙质溯土镶质 揭 潮 土通体沙质翻土央淤沙质翻土 4 X 43 X 63 X 53 X 53 X S3 . S X 4 . 54 K 44 X 44 X t4 X 4 1 5 . 11 5 . 91 4 . 51 9 . 21 2 。 49 。4 5 1 。 35 7 。 35 9 。 75 0 。 25 8 。 55 0 。 75 3 。 35 2 . 54 1 。24 0 。 1 5 。 15 。 87 。 46 。 86 。 24 。 64 。 92 。 72 。 32 。 221.⋯O自甘J11Zn‘.J31.1丹舀,曰,自,‘,占二,人.上,山l
肥力较高的土壤如壤质褐潮土粗生长较快 , 5 月份生长量 占50 %左右 , 6 一 7 月生长量
也较高 。 肥力差的通体沙质潮土 , 粗生长慢 , 5 月份粗生长所占比重较其它月份明显偏高。
上述租生长规律的出现除受到生物学特性影响外 , 环境因素如气温、 土壤含水量也起到明显
作用。 5 月以前气温偏低 , 5 月以后气温明显升高(该地 4 月平均气 温 为 14 . 5 ℃ , 5 月 为
21
. 。℃ ) 。 这一时期土壤水分蒸散尚少 , 土壤含水量较高 。 与此同时 , 微生物活性加强 , 土壤
中矿质营养元素释放增加。 因此气候及土壤水肥条件都为毛白杨生长创造了有利条件 , 这可
能是 5 月份生长量出现高峰值的合理解释 。
毛 白杨林高生长规律与粗生长不同 , 其高峰期出现较晚 , 持续期较长 。 6 月为高峰期 ,
占全年高生长量30 一切 % ; 5 月和 7 月各占全年的 20 一25 %及1 5一20 % 。 粗生长至 9 月中旬
即已停止 , 但高生长可延续到10 月份。
根据施肥期应先于生长高峰期这一公认的原理 , 毛白杨丰产林的追肥期应较过去适当提
前 , 以 4 月中下旬为宜。
( 三 ) 根 . 、 冠粗生长与土滚条件
林木地上部分和地下部分是有机的整体 , 二者相互依存 (表 7 ) 。 但它们的生长与土壤一
立地条件又有密切联系。 根据根系调查证明 , 贫膺的通体沙质潮土根幅分布范围最广 , 8 一
1 。年生的毛白杨片林根幅达 40 m Z , 分布深度在1 5一40 c m ; 具有夹淤层的沙壤质潮土根幅较
小 , 但较集中 , 水平分布在夹层上部的土层里 ; 在肥力高的壤质褐潮土上毛白杨根幅 明显小
于通体沙质潮土。 根幅大小显然是为了满足树木自身生长对养分的需求而形成的。 这说明在
肥沃的土墩上栽培杨树密度可大一些 , 贫有土壤可小一些 , 否则水肥供求矛盾来出 , 影响林
5 9 4 林 业 科 学 研 究 1 卷
木生长 。 由此说明密度过大的小老树林 , 疏伐也是促进林木生长和改造小老树林 的可 行 措
施。
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五 、 毛白杨生物量积累
毛 白杨生物量是根据表 1 回归方程求得 , 它的总生物量随林龄增大而明显增加 (表 8 ) ,
其中 2 一10 a 间增长速度最大 , 10 一 14 a 以后增长速度变缓 。 生物量中不同器官比率也因年
龄不同而呈现相应变化。 树干部分随着年龄增大 , 其比率上升 , 枝 、 叶量比率下降 , 根量变
化不大。
表 8 毛白杨不同年价生物 t 及分砚 比
(沁)
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对于同一树种及经营措施相似的林分 ,
其生物量积累直接受土壤一立地条件的影响
(表 9 ) , 通过对鲁西平原五种不同土壤毛白
杨片林生物量的调查 , 尽管林龄少有差异 ,
但也表明肥力高的壤质褐潮土生物量积累最
大 , 林分平均生物量为 9 . ol g t/ ha · a ; 夹淤沙
壤 质潮土及夹淤沙质潮土也有较 高 的 生 物
量 , 分别达到5 . 0 3 4 t / h a · a及4 . 0 1 2t / h a · a ,
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通体沙质潮土最低 , 仅为 1 . 65 4 t/ ha. ao
在同一土壤上对毛白杨林分实施不同的经营措施 , 也明显影响生物量的积累。 根据调查
资料在通体沙质潮土上 , 同为12 年生的毛白杨林 , 栽植后 l 一 3 a 间追施 “碳氨” 1 一 2 次 ,
灌水 2一 3 次 , 连续 3 a 间种小麦、大豆或花生 , 不同林分生物积累量为‘ 3一7 . g t/ ha. a , 未
6 期 刘寿坡等 : 鲁西平原毛白杨林地土壤条件与林木生长规律的研究 5 9 5
施肥 、 灌水、 间作的林分 , 年平均生物积累量仅1 . 9 t/ ha 。 证 明 幼林阶段实行林农间作 , 并
配合施肥灌水 , 能大幅度提高毛白杨生物产量 。
六 、 毛白杨林分净生产量
研究结果表明 : 林龄小于12 a 的毛白杨林分平均净生产量和年间净生产量都随林龄增大
而增加(表10 )。 小于12 a 的毛白杨有机物积累速度是逐年递增 , 且规律性强 。 年间净生产量
变化规律性虽较差 , 但它更近于实际。
裹 1 0 不同年赞毛白杨林分的平均净生产量和年间净生产且 ’
年 龄
叶 根
(单位 : t / h a ·a )
全 林 总 和
平 均 年 间 平 均 年 间 平 均 年 间 平 均 年 间 平 均
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参 献
仁1 3 中国树木志编委会 , 19 7 8 , 中国主要造林树种造林技术 , 农业出版社 , 3 13 一3 1 7 。
〔2〕 中国科学院南京土壤研究所 , 1 9 7 8 , 中国土城 , 科学出版社 , 5 3 8一5 4 6。
〔3〕陕西省林业研究所 , 1 9 81 , 毛 白杨 , 中国林业出版社 , . 1 一 8 , 53 一6礼
[4 」刘寿坡等 , 19 那 , 餐西林业用地士镶与毛自杨适生条件 , 森林与土城 , 中国林业 出版社 , n s一1 35
5 9 6 林 业 科 学 研 究 1 卷
ON T HE R E LAT !ONSH IP BE TW EE N T H E LAW
OF G R OW T H OF PO P U L U S T OM E N T O S A CAR R
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6 期 刘寿坡等 : 鲁西平原毛白杨林地土壤条件与林木生长规律的研究 5 9 7
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五倍子国家标准颁布执行后效益显著
五倍子是盐肤木属植物叶子上倍蚜虫的虫瘦 , 是化工 、医药等产品的重要原料。集中分布
在秦岭、 武当山 、 巫 山等九大山区的4 个县。 平均年产量 4 OO0t , 大部用于出 口 , 在 国际上
享有较高的声誉。 但由于近年来滥采嫩倍 , 破坏了资源 , 经济损失较大。 为此 , 中国林科院
资源昆虫研究所等单位历经三年 , 于1 985 年完成了林业部下达的“五倍子国家标准 ”项目, 将
我国所产 14 种五倍子 , 按商品分为肚倍 、 角倍和倍花三类 , 并提出了分级技术指标 , 为生产 、
经营和使用提供了技术依据 , 也为制定合理的价格政策奠定了基础 。 1 9 8 6年由国家标准局批
准颁布在全国实行 , 在短短的两年中就产生了显著的经济和社会效益 。 仅1 9 8 7年就获经济效
益3 70 万元。 减少采收嫩倍一项 , 贵州省增产了约 1 0 t , 湖北省竹山县增产了 1 7 t。 据云南 、
四川 、 湖北等省不完全统计 , 实行五倍子标准后杜绝了库存霉变 , 减少亏 损 36 万 元 ; 按标
准分级收购 , 倍农从等级差价中增加收入4 万多元 。全国最大的五倍子加工厂遵义市二化厂 ,
分别不同倍类加工产品 , 1 9 8 7年节约原料净增值 37 万元 , 使 8 种产品荣获优质称号 , 年创汇
增到 3 7 0万美元 。 新建的竹山县林化厂分倍类加工不同产品 , 使成本降低了 3 % 。
(中国林业科学研究院 郭志伟 )