地形因子對(duì)水曲柳中齡林生物量分配的影響

地形因子對(duì)水曲柳中齡林生物量分配的影響

frabi柳樹是中國(guó)東北林區(qū)的稀有樹種，可以明確地闡明種植與栽培環(huán)境之間的關(guān)系，具有重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)意義。選擇適宜的立地是培育速生、豐產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)人工林的重要前提,因此,有關(guān)立地條件與水曲柳人工林生長(zhǎng)之間的研究,得到了較多的關(guān)注。由于受生長(zhǎng)環(huán)境以及分布區(qū)的限制,國(guó)外對(duì)水曲柳的研究大多集中在日本和韓國(guó)盡管針對(duì)水曲柳適生立地以及相關(guān)領(lǐng)域開(kāi)展了較多研究,但仍然有些問(wèn)題有待明確。以往研究中,林分均處于幼齡林階段,隨著林木個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的進(jìn)行,林分的生長(zhǎng)狀況如何與立地條件發(fā)生作用并不清楚。此外,過(guò)去的研究主要針對(duì)林木地上部分生長(zhǎng)狀況開(kāi)展,而對(duì)地下生長(zhǎng)狀況關(guān)注較少。為此,本文以黑龍江省帽兒山地區(qū)水曲柳中齡(21年生)人工純林為例,研究了不同坡向、坡位對(duì)水曲柳人工林地上和地下部分生長(zhǎng)以及生物量分配的影響,通過(guò)結(jié)合以往的研究,旨在揭示不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期影響水曲柳人工林生長(zhǎng)和生物量分配的主要立地因子,為水曲柳適宜造林地的選擇提供參考。1材料和方法1.1蘇集山水勢(shì)區(qū)域研究地點(diǎn)位于東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)尖砬溝森林培育實(shí)驗(yàn)站(127°30′~127°34′E,45°21′~45°25′N),屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。該地年均氣溫2.8℃,1月平均溫度-19.6℃,7月平均溫度20.9℃。年平均降水量723mm,年平均蒸發(fā)量1094mm。無(wú)霜期120~140d,≥10℃的積溫2526℃。土壤為典型暗棕壤,土層厚度約為40cm。1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1幼林撫育處理研究林分為1986年?duì)I造的水曲柳人工純林(2年生苗),株行距為1.5m×2.0m,幼林撫育3年后,再無(wú)撫育處理。本實(shí)驗(yàn)區(qū)水曲柳人工林主要分布于溝谷東西兩側(cè)山坡上,于2007年10月中旬,分別在東、西坡向上(坡度15°左右),各選取3條帶狀水曲柳純林,在帶內(nèi)的坡上和坡下各選取1塊樣地(面積約600m1.2.2干預(yù)分析與生物量估算生物量的估算采用2004年8月相同林地內(nèi)的樹干解析數(shù)據(jù)1.3坡向、坡位對(duì)林分生長(zhǎng)的影響對(duì)每木調(diào)查的胸徑、樹高等數(shù)據(jù),計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差;通過(guò)胸徑與地上或地下生物量的異速生長(zhǎng)方程(表1),結(jié)合樣地面積與株數(shù),估計(jì)林分水平地上和地下生物量;采用雙因素方差分析的方法,檢驗(yàn)坡向、坡位對(duì)林分平均胸徑和優(yōu)勢(shì)樹高的影響。所有運(yùn)算均采用SPSS13.0forWindows完成。2結(jié)果與分析2.1坡向和坡位對(duì)林木徑級(jí)分布的影響無(wú)論坡上還是坡下,東向坡林分的平均胸徑、優(yōu)勢(shì)木平均高均小于西向。同一坡向上,坡下林分平均胸徑和優(yōu)勢(shì)木平均高在西向坡上均大于坡上,但相對(duì)差異較小(均<5%),然而東向坡則以坡上林分生長(zhǎng)相對(duì)較好,其中胸徑相差11.3%,優(yōu)勢(shì)樹高相差14.2%。由表2可以看出,坡向和坡位對(duì)林木徑級(jí)分布有明顯影響。不同坡向比較發(fā)現(xiàn),同為坡上,生長(zhǎng)在西向坡的林分小徑木(2cm徑階)所占比例為18.7%,明顯高于東向(9.7%),而兩個(gè)坡向上的中徑階(4~10cm)、大徑階(>12cm)林木株數(shù)比較接近;而在坡下,西向坡小徑木所占比例明顯少于東向坡。相同坡向上,坡位對(duì)林木徑級(jí)分布比例的影響不同。西向坡,坡上2cm和4cm徑級(jí)比例高于坡下,但中、大徑級(jí)比例低于坡下;而東向坡林木在坡上、坡下的生長(zhǎng)情況與西向相反,坡上小徑木比例較小,而中、大徑木比例較大。2.2坡向和坡位對(duì)水曲柳生物量分配的影響從表3可以看出,坡向和坡位對(duì)水曲柳林分地上、地下生物量均有影響。東向坡和西向坡相比,二者在坡上的地上或地下生物量上相差都很小(均<5.0%),而在坡下,西向坡都明顯高于東向坡,地上生物量相差32.6%,地下生物量相差40.0%。地上與地下生物量分配在不同坡向和坡位存在差異,且受坡向影響較大。東向坡水曲柳林分地上與地下生物量之比在坡上、坡下都明顯高于西向,分別相差3.1%和13.2%;而坡位之間的差異相對(duì)較小,其中東向坡林分地上與地下生物量之比在坡下比坡上高5.9%,但是西向坡呈相反趨勢(shì)相差3.7%。坡向和坡位對(duì)水曲柳林分總生物量也有影響。相同坡位,西向坡林分地上與地下生物量之和均高于東向坡,尤其在坡下差異大(平均差異為34%);不同坡位上,西向坡總生物量以坡下較大(平均相差9.8%),東向坡則相反,平均差異為20%左右。2.3坡位和坡位對(duì)水曲柳胸徑生長(zhǎng)的影響由表4可知,坡向?qū)λ址謽涓呱L(zhǎng)有顯著影響(P<0.05),而對(duì)水曲柳胸徑生長(zhǎng)影響不顯著;但是坡位對(duì)水曲柳林分高和胸徑生長(zhǎng)均沒(méi)有顯著影響(P>0.05)。如果把優(yōu)勢(shì)木平均高作為立地質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo),對(duì)于水曲柳中齡林林分,坡向是比坡位影響立地質(zhì)量評(píng)價(jià)更加重要的指標(biāo)。3討論3.1坡度和坡度對(duì)水曲柳中齡林生長(zhǎng)的影響從坡向看,西向坡水曲柳林分生長(zhǎng)好于東向坡,因西向坡環(huán)境更接近陰坡,故本結(jié)果與范志強(qiáng)等以往研究發(fā)現(xiàn),本地區(qū)有較明顯的逆溫現(xiàn)象3.2坡向作用在正行礦物質(zhì)生活中的應(yīng)用在本研究中,不同坡向與坡位條件下,林分地上生物量占總生物量的比例變化范圍為79.1%(西向坡下)~81.0%(東向坡下),這比溫帶森林和北方森林地上生物量所占的比例(73%~79%)稍高本研究表明坡向?qū)偵锪亢偷厣?、地下組分的影響均較大,這與其他研究一致,盡管方差分析表明坡向的作用并不顯著。劉增文等雖然林分地上、地下生物量在不同坡向差異較大,但是,坡向和坡位對(duì)水曲柳生物量分配的影響相對(duì)較小,只有將坡下林分進(jìn)行比較時(shí),西向坡地上與地下生物量之比才明顯低于東向坡(相差約10%)?？赡艿脑蛟谟?在個(gè)體水平上,與胸徑大的林木相比,胸徑越小的林木,越傾向于向地上分配更多的生物量。例如,依據(jù)表1中的回歸關(guān)系,直徑4cm樹木個(gè)體地上與地下生物量的比值為4.77,而直徑10cm個(gè)體的對(duì)應(yīng)值為3.48。從表2可以看出,在西向坡,坡下林分具有較高的粗直徑個(gè)體的比例(>12%),而東向坡下則以小直徑樹木個(gè)體占絕對(duì)多數(shù),如4cm徑階占了43.6%,這些結(jié)果表明徑級(jí)分布比例對(duì)林分水平上生物量分配格局有重要的影響。4坡向和坡向?qū)α址稚L(zhǎng)和生物量分配的影響坡向和坡位對(duì)水曲柳中齡林林分的生長(zhǎng)有重要影響。坡向?qū)α址制骄貜胶蛢?yōu)勢(shì)樹高的影響要大于坡位,且坡向?qū)?yōu)勢(shì)樹高有顯著的影響(P<0.05)?？傮w而言,西向坡林分生長(zhǎng)狀況好于東向坡,而且坡下與坡上林分生長(zhǎng)狀況的優(yōu)劣,強(qiáng)烈地受到坡向的影響。在林分水平上,總生物量和地上、地