云南松生長過程分析

云南松生長過程分析

云南松又名飛松和松茸，適應(yīng)性強，干燥，有許多土壤。分布集中。這是云南高原山地更新造林的先鋒樹種。云南松林是我國西南地區(qū)的一個特有森林類型,也是我國西部偏干性亞熱帶的典型代表群系,它的分布以滇中高原為中心,東至貴州、廣西西部,南達云南西南部,北到藏東、川西高原,西至中緬國境線,大約在23~29°N,98°30′~106°30′E之間,分布區(qū)呈不規(guī)則的多角形。在云南的分布面積約500萬hm2,占云南省林地面積的52%,擁有約3億m3的蓄積量,占云南有林蓄積的32%。云南松是制作人造板材的重要工業(yè)用材樹種,蓄積量大,覆被率也高,在林業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。另外,云南松也是生產(chǎn)松香及其它林副產(chǎn)品的主要樹種。了解林木生長過程及各個生長階段特點有利于安排生產(chǎn)經(jīng)營措施,才能采用最佳的培育技術(shù)與模式去實現(xiàn)最大木材收獲量,從而達到林木的速生、優(yōu)質(zhì)與豐產(chǎn)。諸多學(xué)者對林木的生長規(guī)律進行了研究,如陳義剛等對粵北低山丘陵地區(qū)小紅栲生長過程進行了分析;亢新剛等編制了冀北次生林3個樹種林分生長過程表,為該地區(qū)3個樹種的生長收獲預(yù)估提供理論依據(jù);張遠(yuǎn)彬等對兩種類型林分中的扁刺栲的生長過程分析,發(fā)現(xiàn)次生針闊混交林中的扁刺栲生長較快,同時提出了針對次生闊葉林的經(jīng)營管理措施。云南松林經(jīng)營的研究包括有云南松林生長過程表、收獲預(yù)測表、生長量表和密度控制圖的編制,撫育間伐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定等方面的內(nèi)容[9,10,11,12,13,14,15,16,17]。在前人的研究中,缺乏對云南松生長過程的深入分析,且未見云南松平均木與優(yōu)勢木生長差異的報道。本文通過對滇中地區(qū)的云南松樹干解析,分析云南松的胸徑、樹高和材積的生長過程,探討云南松平均個體與優(yōu)勢個體的生長差異及其原因,以及經(jīng)營技術(shù)措施對生長可能產(chǎn)生的影響,為更好地進行云南松人工林定向培育制定措施提供依據(jù)。1降水量、地帶性植被及植被組成研究區(qū)位于云南省祿豐縣一平浪林場,地處滇中高原、云嶺東延烏蒙山支脈,地理坐標(biāo)24°59′~25°13′N,101°40′~102°05′E,海拔1495~2594m。氣候?qū)僦衼啛釒Ц咴撅L(fēng)區(qū),立體氣候明顯、干濕季節(jié)分明;年平均氣溫15.6~16.2℃,最高氣溫36.1℃,最低氣溫-4.5℃,≥10℃年積溫4900~5913℃;年平均降水量930.5mm,5—10月降水量占全年降水量的89.5%,而11月至次年5月降水量僅占全年降水量的10.5%。地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林,現(xiàn)存類型包括溫涼性常綠闊葉針葉混交林、暖溫性針闊混交林和干熱河谷灌草叢,主要喬木樹種有云南松、華山松(P.armandiFranch.)、滇油杉(KeteleeriaevelynianaMast.)、元江栲(CastanopsisorthacanthaFranch.)、高山栲(CastanopsisdelavayiFranch)、滇青岡(CyclobalanopsisglaucoidesSchottky)、滇石櫟(LithocarpusdealbatusRehd.)、旱冬瓜(AlnusnepalensisD.Don)、麻櫟(QuercusacutissimaCarr.)、銳齒槲櫟(QuercusalienaBI.var.acuteserrataMax.)等。土壤類型主要有紅壤、紫色土(2300m以下)、黃棕壤和森林棕壤(2300~2500m)。2樹高、樹徑、樹高對比的調(diào)查方法2003—2007年,通過對滇中地區(qū)云南松森林全面踏勘后,在50年生左右的云南松天然次生林中設(shè)置了22塊標(biāo)準(zhǔn)地,在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進行每木檢尺,求出林分平均直徑,據(jù)此選擇出有代表性的云南松林標(biāo)準(zhǔn)地7塊,每塊標(biāo)準(zhǔn)地測樹高15~20株,其中最高的測5株,接近平均直徑測3~5株,其余徑階測1~2株。在現(xiàn)場畫出樹高曲線,求出林分平均高;同時測定5株優(yōu)勢木的樹高,計算優(yōu)勢木平均高。根據(jù)計算出的林分平均標(biāo)準(zhǔn)木和優(yōu)勢木的平均樹高和直徑,在現(xiàn)場分別找出均勻分布于林分中的平均標(biāo)準(zhǔn)木和優(yōu)勢木各5株,伐倒后進行樹干解析,分析樹高、胸徑、材積、生長量等各項指標(biāo)生長規(guī)律,用Excel軟件作圖。樹干解析的具體方法參見《測樹學(xué)》的方法。3結(jié)果分析3.1樹高生長規(guī)律樹干解析結(jié)果顯示:云南松樹齡為50年時,平均木樹高為16.6m,直徑12.7cm,平均斷面積帶皮材積0.1717m3;而同時期優(yōu)勢木樹高達18.6m,直徑23.3cm,平均斷面積帶皮材積0.5533m3,分別比平均木相應(yīng)指標(biāo)高出12.1%、83.5%和222.3%。根據(jù)生長模型,按5年1個齡階,分別計算出云南松各齡階的樹高、直徑和材積的總生長量、平均生長量和連年生長量。云南松的生長有3年左右的生根蹲苗期,5年后才開始明顯的高生長,初期生長比較緩慢,以后生長逐漸加快,10年左右林木進入郁閉,樹高在2.0~5.0m。隨著林木年齡的增長,樹高總生長量至5年后逐漸加快,其樹高、直徑和材積生長都有其階段性的變化,25年生時平均木樹高為11.6m,直徑為8.4cm;優(yōu)勢木高達14.1m,直徑為14.0cm;50年生時平均木樹高為16.6m,直徑為12.7cm;優(yōu)勢木高達18.6m,直徑為23.3cm。云南松各齡級樹高總生長量與直徑總生長量生長曲線見圖1。云南松直徑與樹高生長均處于較高水平,優(yōu)勢木50年內(nèi)生長變化范圍為樹高1.3~18.6m,直徑0.9~23.3cm。平均木與優(yōu)勢木樹高生長量始終保持較大的差距,2條生長曲線呈平行狀態(tài),說明二者在各生長階段的樹高生長速率比較一致,而優(yōu)勢木的直徑生長量遠(yuǎn)超平均木直徑生長量,在苗期達到了6倍以上,其后的生長過程中保持在1.3~1.9倍之間,說明云南松的后期長勢取決于是否為良種壯苗。云南松的樹高生長比較旺盛,至45年后才出現(xiàn)減緩趨勢,表明云南松速生期較長,可以培育出大徑材。3.2樹高生長特點樹高生長曲線是樹高為時間的增函數(shù),即樹高隨生長年限的增加單調(diào)增加。云南松樹高平均生長量與連年生長量生長曲線見圖2。由圖2看出:平均木與優(yōu)勢木總的樹高生長趨勢相同,但拐點位置不相同,各階段的生長量也不一樣。云南松平均木經(jīng)過3~4年的蹲苗期后,快速生長期出現(xiàn)在10~14年之間,平均生長量與連年生長量相交于第16~18年,高峰期出現(xiàn)在第13年,最大值為0.56m;優(yōu)勢木苗期長勢良好,初期生長比平均木快,第7年連年生長量與平均生長量曲線相交后平均生長量呈慢降趨勢,但保持旺盛生長,這與林分密度與樹高結(jié)構(gòu)分層有關(guān),云南松是強陽性樹種,優(yōu)勢木苗高在生長初期處于植被上層,有足夠的光熱資源,從而促進了優(yōu)勢木的樹高生長。隨著時間增長,平均木樹高生長也突破草本植被層,其生長也出現(xiàn)一個飛躍的過程,至10年生后,林分開始郁閉,種內(nèi)競爭強烈,生長趨于穩(wěn)定,至45~50年時有一個生長停滯的現(xiàn)象,50年以后屬于樹高生長的衰減期,云南松樹高一般能達到30~35m,極少能達到40m以上。從云南松林分平均樹高生長曲線看,最大連年生長量出現(xiàn)在第10年,樹高生長高峰出現(xiàn)在15年左右,以后高生長持續(xù)下降,這種高生長量的生長期,大約持續(xù)30年,這段期間,年高生長達0.50m左右,每10年的平均生長量為5.00m,平均生長率為25%,是生長旺盛期,50年后樹高生長逐步下降。3.3直徑生長的特征隨著林木年齡的增加,林分的直徑生長也不相同。從云南松平均直徑生長曲線(圖3)看,隨年齡的增大,直徑生長量也增大,連年生長量與平均生長量均呈現(xiàn)出先上升后下降趨勢,連年生長量波動范圍比平均生長量大,前10年增長最快,最大值出現(xiàn)在12年,直徑的連年生長量和平均生長量曲線第1次相交于13~14年,第2次相交于19~20年。平均直徑生長高峰在20~30年。在45年前都生長較快,每10年的平均生長量為3.2cm,平均生長率為30.3%,是云南松直徑生長速生期,可以持續(xù)10~25年左右,然后是一個緩慢生長期,年輪波動在速生期幅度大,進入緩慢生長期后幅度小。除苗期外,云南松平均木和優(yōu)勢木的直徑平均生長量峰值均出現(xiàn)在10~15年,最大值分別為0.47、0.58cm。在12年之前,平均木直徑平均生長量一致呈快速上升趨勢,12年之后,平均生長量的變化平緩,但8年之后,云南松優(yōu)勢木直徑平均生長量比平均木平均生長量大150%以上,這與林分的結(jié)構(gòu)和密度有關(guān),優(yōu)勢木處于林分上層,占有營養(yǎng)空間大,樹冠重疊小,對有效資源的利用較高,有利于云南松的胸徑生長。從云南松林的平均直徑生長看,在立地條件好的地段,宜適當(dāng)培育大徑材,不過培育周期較長,在立地條件一般或較差的林地,宜培育中小型材,以充分利用地力。3.4不同期次生長量對比從云南松平均木材積生長(圖4)看,表現(xiàn)為最初幾年生長較慢,經(jīng)過前10年的緩慢生長階段后,林木進入速生階段,10~45年為云南松材積速生期,此期間直徑生長率達到最大值,50年后材積生長開始下降,但仍能保持旺盛生長,經(jīng)濟性較高。云南松不同個體材積生長的總趨勢基本相同,但是平均木與優(yōu)勢木生長曲線上的拐點位置不相同,各階段的材積生長量也不一樣,林分平均木的云南松材積進入速生期的時間較遲,生長量也小,20年后進入速生期,然后一直保持上升趨勢,到45年生時材積平均生長量達0.0024m3;50年后生長量增長趨緩,達到最高峰后迅速下降,此時平均生長量將達到最大值。優(yōu)勢木進入速生期比平均木要早5~8年,在45年時材積平均生長量達0.0092m3,為平均木平均生長量的3.83倍,且到達高峰值的時間也比平均木略早,約在48~50年,說明50~60年這個期間為云南松的數(shù)量成熟齡,其后生長量下降速度極快,進入采伐利用時期。從圖4可看出:其材積生長呈周期性上下波動,受直徑生長波動影響較大,可能與該地區(qū)周期性爆發(fā)松毛蟲害及氣候變化有關(guān),有待進一步研究。4第一階段:20—結(jié)論與討論云南松生長發(fā)育過程可劃分為苗木生長初期,樹高速生期,直徑速生期,干材速生期和速生后期5個生長階段。前5年,云南松在苗木生長初期非常重要,將直接決定其后的生長趨勢,所以造林時必須良種壯苗,在生產(chǎn)中要引起重視。5~10年期間的云南松,是林分形成的初期,樹冠逐步相互交接,林分開始郁閉,特點是高生長明顯加快,直徑生長延后于樹高生長,材積生長緩慢,可以通過林地管理及幼林撫育以促進林木生長。10~25年期間,云南松樹高已通過速生高峰期,而直徑連年生長量也開始達高峰期,材積生長量開始增長,林分開始郁閉,開始出現(xiàn)生存競爭,需要加強土壤管理,采取一定的撫育管理和間伐措施。25~50年期間,從樹高平均生長量出現(xiàn)高峰期開始,到直徑平均生長量高峰期出現(xiàn)時結(jié)束,此階段主要特點是直徑旺盛生長,樹高生長保持一定比例,而直徑生長量增大,處于材積速生階段,也是干材速生期。50年以后樹高生長急劇下降,直徑生長變緩,處于速生后期;之后,樹高、直徑生長均處于較低水平,樹高趨于停止生長,材積生長亦開始下降,在此階段,優(yōu)勢木的材積連年生長量落后于平均生長量,平均木的連年生長量也呈快速下降趨勢,云南松正處于數(shù)量成熟階段,此階段可以采伐利用。近年來,德國“近自然”經(jīng)營體系逐漸引入我國,并在國內(nèi)許多林場分別開展了一些工作,也取得了良好的執(zhí)行效果。近自然森林經(jīng)營林分施業(yè)體系是以單株林木為對象進行的目標(biāo)樹撫育管理體系,其基本原則是理解和尊重自然,充分利用林地自身更新生長的潛力,生態(tài)和經(jīng)濟目標(biāo)兼顧,最大限度地降低森林經(jīng)營的投入。具體做法是把所有林木分類為目標(biāo)樹、干擾樹、生態(tài)保護樹和其它樹木等4種類型,永久地標(biāo)記出林分的特征個體—目標(biāo)樹,并對其進行單株木撫育管理,目的是在保持森林生態(tài)功能的前提下實現(xiàn)高價值林木成分(目標(biāo)樹)最大的平均生長。因此,建議云南松經(jīng)營引入德國近自然經(jīng)營技術(shù),建立目標(biāo)樹經(jīng)營技術(shù)體系,改善云南松林分結(jié)構(gòu),提高其生長效率。滇中林區(qū)云南松林分生長的地位級指數(shù)處于I級水平,總的生長量在云南松分布區(qū)中屬于較高水平,具有一定的發(fā)展前景。云南松林分的經(jīng)營目的也是為了獲取最大的出材量,在林分不同、林木個體平均單株材積不同,優(yōu)勢木進入速生期比平均木要早5~8年,在45年時材積平均生長量達0.0092m3,為平均木平均生長量的3.83倍。從這點來看,目標(biāo)