全 文 ：第 3 卷 第 3 期
1 9 9 0 年 6 月 林 业 科 学研 究FO R E S T R E S EA R C H
V o l
.
3 , N o
.
3
Ju n
。 , 1 9 9 0
林分密度对 I一69 杨树冠结构
和光能分布的影响 *
裴保华 蒋湘宁 郑均宝
(河北林学院 )
郑世错 刘奉觉
(中国林业科学研究院林业研究所 )
摘要 密植的 工一 69 杨 林分树 冠分枝 角度小 , 骨干枝比率低。 当叶面积指数达
到 7 。 81 、 冠 层最 大叶面积 密度达0 。 8~ 0 . 9时 , 是林分最适密度状态 。光在冠层内的分
布 , 受叶 面积指数和叶片消光系数 支配 。 密植的林分 , 光强 衰减 较 快 。 以 8 % 的相对
光强作为临界光强 , 林龄 6 年时以 高密度林分的生产能 力最低 ; 中密度林分最高。 但
林龄 7 年时 , 低 密度林分的生产能 力 已经接近中密度林分 。
关键词 I 一 69 杨 , 林 分密度 ; 树 冠结构
工一 6 9杨 (尹o p : z: : 己。zt。‘己e : e v . ‘L u x ’ I一6 9 / 5 5 )是 从美洲黑杨的实生苗中选育 出来
的无性系 , 它生长迅速 , 年平均材积生长量高达 1 ~ Z m “ ·亩 一 , 。 在长江中下游和中 原地区
已广泛栽培 , 获得较高的经济效益 。
林分密度对木材产量和质量有重要影响 , 而集约栽培的速生树种对密度的反 应 尤 为 灵
敏 , 因此 , 本文探讨了林分密度对 I 一 69 杨树冠结构和光能分布的影响 。
一 、 材料和方法
试验地位于山东省营县赵家廿里堡 。 试验林于 1 9 8 2年 3 月用 1 年生 I 一 69 杨插条苗营造 ,
林分密度分为37 株·亩 一 ‘(低密度 ) , 56 株 。亩 一 ’(中密度 )和In 株 ·亩 一 ‘(高密度 )。试验地于造林
前 1 年秋季全面机耕 , 深度为25 c m , 栽植穴为80 ctn x 8 0c m x 80 c m , 每穴施农家肥 15 k g,
栽植深度80 c m , 定植时每株浇水3 o k g , 定植后沟灌 1 次。 造林后连续 3 年间种农作物 , 除
对作物施肥灌水外 , 每年 5 一 6 月和 7 一 8 月各追施 1 次氮肥(每株每年施尿素o . s k助 [l1 。
树冠结构的测定采用平均标准木分层收集法 。 每种密度选择 3 株平均标准木 , 伐倒后测
量树高和胸径 , 从下向上按 Z m 分层 , 测量分枝角, 切取侧枝 , 摘取叶片 , 立即称取枝、 叶
和主干的鲜重; 从各层叶中选出30 个有代表性的叶片 , 称出鲜重 ; 用数点法测出叶面积多 根
本文于 1 9 8 9年 6 月2 6 日收到 。
* 此项研究为国家 “七五 ”科技攻关项 目人工林集约栽培技术(7 5 0 7 0 3 》中部分内容。
刘 玉军同志 , 舫级杜立文 、 王中英同学参加了部分外业工作。 省县林业局和 赵家廿 里堡的 同志给予大力 支持 。 谨此
一并致谢 。
2 0 2 林 业 科 学 研 究 3 卷
据叶面积和叶鲜重的关系 , 计算树冠各层 的叶面积 。
用特制 S T 一80 棒状照度计(长 l m , 上有15 个感光探头 , 测时可横向悬挂在行间, 用滑
轮上下移动)测得林冠各层的平均照度。 林冠以上的光强用 ST 一80 点状照度计与林 内同步测
定。 每年 5 、 7 月下旬和 9 月下旬各测定 1 天 , 在 6 ~ 18 h 内每隔 Z h 测定一次 , 将所得数
据换算成光通量密度 l“ ] 。
二 、 结果和分析
(一 ) 密度对树冠结构的影晌
1
. 密度对分枝角和骨干枝形成的影响 根据平均标准木测定的材料看出 , 林分密 度 对
分枝角、 骨千枝和细弱枝 (分枝角 > 70 。的细枝 、 濒死枝 )的比率有明显影响 (表 1 ) 。 低密度
的分枝角大 , 骨干枝比率达8 2 。 4 % , 中密度的分枝角小 , 骨干枝比率为61 。5 % 。
衰 1 密度对分技角度和骨千杖发育的形晌
一 ‘ _ 一 低 密 度 } 中 密 度树 高 } ’明 川 , } · 。 二
,
~
、 , 分 枝 角 } 活 枝 数 ! 细弱枝数 } 分 枝 角 } 活 枝 效 }细弱枝数
{ ‘度 ’ } ‘根 , { ‘报 , } ‘度 ) ! ‘根 ) { ‘根 )
, 。一2 。
{
5。· 。‘ , · 5 ’ 5
{
” ’ ‘, · 7 士 ‘· ‘
{
,
{
,
‘6一 , 8 1 52
· ’士 3 · 6 了 · 2 砚4 · 2 士 1 · ’
)
“
}
3
‘4一‘6 ⋯ “1 · 7 士‘· 4 “ ‘ ”2 · 5 士 7 ·’ } 2 } ‘‘2一 1 4 { “8 , 3 士 2 月 g } 2 “6 · 4 土 2 · ‘ 1 ’ }‘0一 , 2 ⋯ 5 5 · “士 5 ·o “ ” “5 · 0 土 3 · , 1 “ ⋯ ’“一, o ⋯ “8 · ‘士 2 · ’ “ 。 ”0 · 8 土 3 · 。 } “ 」“一8 } “1 · 3 士 2 ·“ ’ ”0 · o 土 “ } ‘ ⋯ ‘月一6 } “3 · 3 士 1 · 了 “ “ “0 · “士 ” { 1 { 2总 计 、 平 均 ⋯ 5。· 3 , , · 3 { 。2 ⋯ , ⋯ 5 2 · 。士 1 · : ⋯ 3 2 { 2。
2
. 密度对叶 面积 、 叶 面 积指数的影响 立地和栽培条件相同 的 同 一 树种 , 在未 形 成
群体前单株叶面积大体相等 , 但形成群体后单株叶面积将受密度的调节 。 密度越大个体间竞
争越强 , 单株叶面积越小。 林分叶面积指数是群体生产能力的重要指标 , 适宜的密度叶面积
指数较高。
表 2 表明 , 密植林分的单株叶面积小 , 而且随年龄 的 增长下降的幅度大 。在 6 年生的林分
中 , 高密度由于自然整枝 , 叶面积指数最小 , 中密度最大 ; 当林分达 7 年生时 , 中密度的叶
面积指数下降了2 6 。 4 % , 低密度林分只下降 1 9 . 7 % 。
衰 2 密度对叶 , 积和叶 , 积括橄的影晌
叶 面 积 ( m 卜株 一 l) 叶 面 积 指 致
7 年 生 {
8电. 6
一万一 生 丁 7 年 生 ⋯ 。 年 生 } 7 年 生
69
.
0
果伐
4
. 了7
5
。
7 5
采 伐
‘吸.口人了984目七32八“
”O曲,叨口l低 密 度
中 密 度
高 密 度
3 期 裴保华等 : 林分密度对 I 一69 杨树冠结构和光能分布的影响 2 0 3
3
. 密度对地上部生物量 、 叶面 积密度和枝重密度的影响 林木具有高大的 树干 , 其叶
面积密度 (m “·m 一“)和枝重密度(g . m 一 “)的垂直分布 , 能更真实地体现冠层结构。
从表 3 看出 7 年生两种密度的生物量只差 6 % , 所以中密度的高产优势 已 达顶点。 从图
1 可见 , 叶片和侧枝主要分布在 9 一19 m 冠层范围 内。 在此区间 , 中密度林 分的枝重 平 均
密度比低密度林分高 17 。 0 % , 叶面积密度高4 0 。 5 % 。 所以 , 低密度林分还 有 一定的空间发
展新枝叶 。
表 3 密度对 7 年生 工一69 杨地上部生物盆的形晌
平 均 高 } 平 均 脚 径
密 度
( m ) (e m )
地上生物量
(k g
·
m
一 2 )
主干鲜重
( k g
·
m
一 2
枝 鲜 重
(k g
·
m
一 2 )
叶 鲜 重
(k g
·
m
一 2 )
低 密 度
中 密 度
2 3
.
7 5 士 0 . 7 1
2 1
.
9 8 土 0 . 3 5
2 3
.
1 0 士 0 . 2 9
1 9
. 宁0 士 0 . 1 7
2 0
2 1
1 6
1 6
3
.
3
‡。已、.„侧留曰您
n凡100几山,山
/ \ \ /
}
’“。
_⋯ 咤 _ 」_4 母, 民 」〕 之全 曰 J6
冠层内叶面积密度和枝重密度的垂 直分 布
1
. 中密度林分枝重 密度
2
. 低密 度林分枝重 密度
3
. 中密度林分叶 面积密度
4
. 低密度林分叶 面积 密度
(二 ) 密度对林冠内光能分布的影晌
1
. 林冠内各层光能分布的 日变 化 根 据
1 9 8 7和 1 9 8 8年的测定结果 , 计算出林冠各部位
平均光通量密度的 日变化(图 2 ) 。 据尹伟伦等
的研究叫 , 杨树光合作用的 光饱和点为 3 68 一
7 3 6 卜m o l· m 一“· S 一 ‘( 2 0一4 0 k lx ) , 光补偿点为
9 ~ 3 7 协 m o l. m 一 2 · s 一 ’( 5 0 0一2 0 0 0 lx ) 。 I 一 69
杨光合作用的光饱和点为 70 0 卜m ol · m 一“ · s 一 ’,
光补偿点为 30 林m 。卜m 一 2 0 5 一 ’。 以此为依据 ,
将冠层各部位的光强分为 3 个等级 , 即高于半
饱和光强 (大于 3 5 0 林m o 卜m 一“ 。 s 一 ‘) , 高于 补
偿点 、 低于半饱和光 强 ( 30 一 3 50 0 m ol · m 一 2 ·
s 一 ‘ )和低于补偿点( 小于 3 0 “m o l·m 一 2 一s 一 ’) 。
‘
L
I
一
1
1”1汀0.312图ƒ注、、任„娜犯”三巴一一
根据图 2 的数据计算出不同密度 的冠层内各类光强所占的百分率 , 发现低密度林分光照状况
较好 , 全天有 78 . 8 % 的时间光通量密度达到或超过半饱和光强 , 仅有 2 . 2 %的时间低于补
ƒ工J甲。。E,一二ˆ侧匆喇嚷采
1 2 14 I f飞 1 8 ( 卜 )
低密 度
8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 ( 11 )
中密度
各种密度林分冠层光能 日变化
一一九.一介一放一育旨月或b -
高密度
2 0 4 林 业 科 学 研 究 3 卷
偿点。 高密度 已和中密度林分的光照状况相似
(图 4 下层的光强略高于中层 , 是因 林 分天然
整枝较好 , 下层侧射光较强的缘故 ) 。 它们 日平
均有3 0 . 5 %的时间光 强 低 于 补 偿 点 , 其 余
69
.
5 %的时间也低于半饱和光强 。
2
. 光在冠 层内的垂直分布 将林 冠 上 、
中、 下层的奸面积指数 (F )和实测的各层平均
相对光强 (I / I 。)代入门司方程 〔‘] (I = I。e 一 K F ),
求 出不同密度下林冠上 、 中、 下各部位的消光
系数(K ) , K 值的变化在 0 . 3 4 ~ 0 . 7 1之间 。 将
K 值和各层(以 Z m 为一层 )叶面积指数代入 门
司方程 , 求出林冠内光 强 衰 减 的 垂 直 廓 线
(图 3 ~ 5 )。
柱1才士允强 (弧 、
ƒ一之三军
川 讨光强 ( 与 )
/卜\ /
/
{、
{
叶 一自积宁旨发丈
图 3 低密度林分光强和叶而积的 垂直分布
相拭寸光强 ( 公石)
1 0 0 8 0 毛0 4 0 2 口
1’。
!\\ƒ艺„忆东
ƒ三„蒙袍
rll {厂if只于行去迈
图 4 中密度林分光强和叶面积的垂直 分布
将实测平均标准木的树冠长度划分为
10 0等分 , 从图 3 ~ 5 中查出各部位 的 相
对光强 , 同时利用各层的叶面积指数 , 计
算各层的相对叶面积 。
J
.
L
.
M o n t e i th l
“l把 相对光强 5 %
作为光合作用的临界值 ; 10 . 几 . 采 利 尼
{
弓 工. 0 0 5
叶 u l了挤毛今台数
图 5 高密度林分光强和川一面积的垂直分布
科尔提 出光合有效辐射大于 6 %时 , 喜光树种的有机物平衡为正值 [ 巴: 。 如果把相对光强 小于
8 %作 为 工一 69 杨光合作用的临界值 , 从表 4 的材料可见 , 随着密度的增 一民, 有效叶而 积 的
比率降低 。 以林分叶面积指数乘有效叶面积比率 , 可作为林分相对生产能力 。 _友5 说明 , 林
龄 6 年的林分 , 以中密度相对生产能力最强 , 到林龄 7 年时 , 低密度的相对生产能力接近中密
3 期 裴保华等 : 林分密度对 I 一69 杨树冠结构和光能分布的影响 2 0 5
度林分 。
表 4 不同密度的林分林冠光强和叶面积的垂直分布
树 冠长度 低密度 ( 6 a )
r
l
, 密度 ( 6 a ) 高密度 ( 6 a ) 低密度 ( 7 a ) 中密度 ( 7 a )
(% )
粗对光强
(% )
相对 叶面积 {相对光强
(% )
6
.
1
1 2
.
2
3 0
.
0
(% )
相对 叶 面积一相对光强
(% )
}
(% )
相对叶面积
(% )
相对光强 }相对 叶面积
(% ) } (% )
相对光强 相对叶面积
(% ) 一 (% )
11
。
2 9 0
.
0 3
.
7 8
.
6
2538
On,’6lb曰nŽJq八UU⋯奋舀.6538936Q闷Ln山暇口Žbt了OQ”O†n
1一
八U‘U
5 6
.
4
冲‘J任一O八0J
6tJ8nOO’
八ŽJ”
6
月b3,工月才Jq丹山,盛
,二1
丹‘O”
2弓‘5U0比Jl丹」,‘叭J月任Ž月才Ž吕99
n甘几U”U八Un.nU点1⋯毛几七13月‘,一门z冉b肉七‘份31一.上O”确匕八Un己b.⋯几U氏6工a八O丹目10自41匕斤了六曰ŽnUon.⋯‘性口nU白叮几七生d91呜1
尸a八Un目”611八n
Ž
9
4 8
.
2
6 2 7
7 9
.
7
8 6 1
9 8
. 或
9 9
.
3
1 0 0
.
0
8
.
0
7
。
O
6
.
0
今. e
魂、 0
4
.
0
8 0
.
4
4
。
0
八U六U八UnC.“
.,⋯月匕81一亡了”IQ曰月八已‘匕†.舀2.111
:
.
:
3
.
5
n卜已‘任⋯O…八USO入gQ”
1 0 0
.
0 3
·
0 } 1 0 0
·
0
9
.
0
8
.
0
8
‘
O
8 6
。
0
5 4
.
0
3 6
.
0
2 4
.
0
17
,
0
14
.
0
10
.
0
9
.
0
6
.
0
退 . 0 1 00 。 0
八“”几”U叭.‘日†n.12几O月借Ž内b月矛氏6J跪n”
,一
表 S 结
密 度
林分密度与相对生产能力
‘ 裕} ’.辞面 1司巍漏矽 相”生产
( a ) · 指 数 { ( % ) 一 能 力
= 改
e
、 矛、劫,
1
。 密度对树冠结构的影响 , 表现 在 分
枝角、 骨干枝比率 、 枝重密度和叶面积密度
等方面 。 集约栽培的林龄 6 年的 中密 度 林
分 , 叶面积指数达7 。 81 , 主要冠 层 内( 8 ~
2 0 m )平均叶面积密度为0 . 6 64 m 、 m 一“, 处
一‘上尸a,自‘Od口”,上叮‘,妇曰了几Ul一5534户舀l一,工冉hq八Ula一6八J8n1一书户JL口0n6工一
‘任由土才ttal一O”8.厅从J一12一曲匕内h暇†t了卜‘”一比哈.扫r分司呐Žl
子最佳密度状态 。
2
. 林龄 6 年的高密度和中密度林分冠层 内光能分布的 日变化相似 , 白天有 30 . 5 %的时
间光强低于光补偿点 , 而同龄低密度林分为 2 2 . 2 % 。 光在冠层内的垂直分布 , 随冠层 叶 面
积指数和消光系数而变化 。 以 8 %为 工一69 杨光合作用的临界光强 。 高密度林分林龄 6 年 时
其相对生产能力远低于中密度和低密度林分 ; 林龄为 7 年时 , 低密度林分的相对生产能力已
接近中密度林分 。 由此可见高密度林分的采伐不宜晚于 6 年 , 中密度林分可推迟到 8 年。
参 考 文 献
亡l 〕刘奉 觉等 , 1 9 8 7 , 杨 树人工幼林的蒸腾变异与蒸腾耗水量估算方 法的研究 , 林业科学 , 营林专辑 : 3 5 ~ 4 。
〔2 口 加藤朵等 , 1 g 8 1( 侯光 良等译 , 1 98 5 ) , 光合作用研究方法 , 能源 出版社 , 1 8 9。
乙3 〕 尹伟伦 , 1 9 8 3 , 不同种类杨树苗木 的生长和光合性能的比较 研究 , 北京林学院学报 , ( 2 ) : 4几
仁4 〕门司正三等 , 1 9 53( 朱健人译 , 1 98。) , 植物群体 中光的因素及其对植物生产 的影响 , 光合作用与作 物 生产译 丛
( 2 ) , 农业出版社 , 1 ~ 2 4 。
〔5 〕 J . 1 . M o n t e it h , , 飞g G。( 董明春译 , 1 9店。) , 作物群丛 中光的截获和辐射交换 , 光合作用与作 物生产译丛 ( 2 ) ,
农业 出版社 , 25 ~ 41 。
「6 ] 刃 . 月 . 采利 尼科 尔 , 1 9 7 8( 王世绩译 , 1 9 86 ) , 木本植物耐 阴性的生理原理 , 科学出版社 , 4 3 ~ 81 。
2 0 6 林 业 科 学 研 究 3 卷
E FFE CT S OF STAND D E NSIT Y ON C R OW N AR C H IT E CT UR E
AND D !ST R !B U T !ON OF L!G H T E NE R G Y !N PO PU LU S
D E L T O ID E S C V
. ‘
LU X
’
I 一 6 9 / 5 5 PLANTAT ION
Pe i B a o h u a Jia n g X ia n g n in g Z h e n g Ju n ba o
(F o r e s r C o lle g e o f H
e b e i P , o v in c e )
Zh e n g S z ek a i L iu Fe n ju e
(T he R e : e a r e 6 I 。 : tfr“ te o f F
o r e : rr夕 C A F )
A b str a et T he c lo s e sPa e e d P o p “lu s d o lto id o s e v
. ‘
L u x
’
I一 6 9 / 5 5 P la n ta t io n s
ha ve sh a rpe r一n g le d b ra n c hes a n d lo w Pe re e n ta g e o f sk e le to n b ra n e h es . T he
o Ptim u m s ta n d d e n s ity a p Pe a r s w h e n th e lea f a r e a in de x rea ehe s 7
.
8 x a n d
th e lea f a re a d e n s ity a m o u n ts to 0
.
8 ~ 0
.
9
.
T h e lig h t d is tr ib u tio n w ithi压 the
ca n o Py 15 s u bje e t to the lea f a rea i
n d e x a n d th e e x tin e t io n e o e ffie ie n t
。
T he
1ig h t i n te n s ity w ea ke n s fa s te r in e los e d P la n ta t io n s
.
T a k in g s % o f the
re la tiv e lig ht in te n s ity a s a e r it ie le lig ht in te脸ity , the e lose s卯eed Pla n ta t io n
Po 骆ese d th e lo w es t Pro d u e t iv ity a n d th e m ed iu m de n s ity P la n ta tio n th e hig hes t
a t th e s ix th yea r
.
T h e w id e ly s阳Ce d P la n ta tio n ’5 Pr o d u e tiv it y a PPr oa ehed tha t
o f th e m e d iu m de n s ity P la n ta t io n a t th e s e v e n th yea r
.
K e y w or d s Po p u lu s de lto百d o s e v . ‘L u x , I 一6 9 / 5 5 ; 3 ta n d d ens ity ; c r o w n
a r c hit朗tU f e
我国选育出第一批早实核桃新品种
中国林科院林研所、 山东省果树所等单位从 70 年代开始进行了早实核桃新品 种选 育 研
究。 共调查实生树 10 万多株 , 人工杂交组合50 多个 , 获杂交子代苗2 00 多株 , 在 1 个 省 、 市
(区 )建立无性系测定园和区试园 1 5 0 多亩 。 “七五”期间汇集了九个省 、 市筛选 出 的36 个 最
优无性系 , 在豫、 否、 陕 、 辽进行评 比及 !K域化试验 。 评定出我国第一批16 个早实核桃新品
种 , 具有丰产、 优质等优 良经济性状 , 己推广栽培 2 万余亩 , 产量提高 1 0f 音左右 , 深受生产
单位欢迎 。 研究成果最近在北京通过 了部级鉴定。 专家们认为该项研究布点合理 , 试验设计
正确 , 数据可靠 , 研究成果居国内早实核桃 良种选育工作的领先水平 , 所评定的 16 个早实核
桃新品种 , 为实现我!门核桃 ‘I:. 产 .异. 种化、 良种化奠定了 坡础 。 部分品种的果质和丰产性达到
了国际核桃良种水平 。 (中国林业科学研究院 郭志伟)