華家?guī)X防護(hù)林帶不同樹種的生長特征和環(huán)境適應(yīng)性,林業(yè)論文黃土丘陵區(qū)氣候干旱，降水集中，植被稀疏，水土流失嚴(yán)重，是我們國家施行退耕還林還草以及三北防護(hù)林體系建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域。人工生態(tài)防護(hù)林的建設(shè)，是增加該區(qū)域森林覆蓋率、改善生態(tài)環(huán)境的有效措施。華家?guī)X防護(hù)林帶位于隴東黃土丘陵區(qū)，是甘肅中部黃土丘陵區(qū)三北防護(hù)林體系工程建設(shè)的重要組成部分，也是甘肅省最大的人工防護(hù)林帶。近年來依托退耕還林、三北四期、天然林保衛(wèi)等國家重點(diǎn)林業(yè)建設(shè)工程，華家?guī)X防護(hù)林建設(shè)突飛猛進(jìn)，林分質(zhì)量得到了有效地改善，林帶生態(tài)防護(hù)效益日益顯現(xiàn)，為甘肅中部黃土丘陵區(qū)生態(tài)屏障體系建設(shè)起到示范作用。文中通過對(duì)華家?guī)X不同立地條件下林分生長狀況的樣地調(diào)查，分析研究其防護(hù)林帶中不同樹種的生長特征和環(huán)境適應(yīng)性，為促進(jìn)該區(qū)域防護(hù)林帶的健康、持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)根據(jù)。1、材料與研究方式方法1．1研究區(qū)大概情況華家?guī)X位于西北黃土高原丘陵溝壑區(qū)，地處甘肅省中部，位于安寧、通渭、會(huì)寧三縣接壤地帶。境內(nèi)溝谷縱橫，嶺梁交織，屬二陰溫寒山區(qū)。華家?guī)X防護(hù)林帶分布于以華家?guī)X為中心、半徑50km的區(qū)域內(nèi)，地理坐標(biāo)E10452～10528、N3522～3543，屬中溫帶濕潤區(qū)向半干旱區(qū)過渡地帶，海拔2000m～2457m。年平均氣溫3．4℃，年平均降水量467．4mm，年平均蒸發(fā)量1212．4mm，年平均相對(duì)濕度70%，年日照平均時(shí)數(shù)2749h，無霜期148d，土壤類型以黃綿土、黑壚土為主，區(qū)域地帶性植被為溫帶黃土高原中東部草原類型區(qū)。華家?guī)X防護(hù)林帶始建于上世紀(jì)七十年代初期，后經(jīng)兩次擴(kuò)建，構(gòu)成了以西蘭公路(舊312國道)為主線，沿黃土梁峁向二側(cè)延伸的一條主林帶、十條支林帶所組成的大型人工防護(hù)林帶，全長300多km，累計(jì)造林面積6200多hm2。多年建設(shè)，林帶也暴露出樹種構(gòu)造不合理，林分總體質(zhì)量偏低，經(jīng)營管理粗放，低產(chǎn)低效林所占比重大等問題。該林帶前期造林樹種以小葉楊(PopulussimoniiCarr．)、大官楊(P．dakuanensisHsu．)、青楊(PopuluscathayanaRehd．)等為主。由于生態(tài)環(huán)境惡劣，部分楊樹防護(hù)林帶近年來出現(xiàn)了生長不良、生態(tài)效益不佳、林分總體質(zhì)量偏低等狀況。1982年起，本區(qū)開場引入合適當(dāng)?shù)厣L的云杉(PiceaasperataMast．)、油松(PinustabulaeformisCarr．)、落葉松(Larixprincipis－rupprechtiiMayr．)、沙棘(HippophaerhamnoidesLinn．)、檸條(CaraganaKorshinskiiKom．)等喬、灌木樹種，對(duì)低質(zhì)低效楊樹防護(hù)林帶進(jìn)行改造。當(dāng)前，已初步構(gòu)成了以闊葉純林(楊樹純林)、針葉純林(云杉純林、油松純林)、針闊混交林(云杉楊樹)以及針葉混交林(云杉油松、云杉落葉松)相結(jié)合的林分構(gòu)造格局。1．2研究方式方法1．2．1樣地設(shè)置與調(diào)查樣地調(diào)查于2020年5月底進(jìn)行。按華家?guī)X防護(hù)林帶不同樹種、不同林齡、不同密度類型設(shè)置樣地59塊，樣地面積為400m2(20m20m)。對(duì)樣地的每株林木實(shí)測其胸徑(樹高低于2m，測量地徑)、樹高、年齡、枝下高、冠幅，調(diào)查記錄林分的構(gòu)造類型及郁閉度，并記錄每塊樣地的海拔、坡向、坡位、坡度等立地條件因子。樣地大概情況(表1)。1．2．2分析方式方法利用Excel軟件，計(jì)算各樣地林木平均胸徑、平均樹高、平均密度、平均郁閉度、平均單株蓄積量等值，利用SPSS軟件分析海拔、坡向等立地條件因子對(duì)林木生長的影響。通過對(duì)不同類型樣地間林木生長指標(biāo)的比擬分析，研究揭示華家?guī)X人工防護(hù)林帶不同樹種的生長特征。2、結(jié)果與分析2．1華家?guī)X不同樹種防護(hù)林帶的生長狀況樣地調(diào)查表示清楚，華家?guī)X楊樹純林的平均年齡到達(dá)37．5a，已屬于成(過)熟林，楊樹林帶總體表現(xiàn)為生長衰退、林相殘敗;而云杉林的平均年齡22a，油松林的平均年齡20a，均屬幼齡林，且林帶生長狀態(tài)良好。不同樹種防護(hù)林帶的平均樹高、平均胸徑、平均郁閉度、單株平均蓄積量(表2)。由表2可看出，該區(qū)域20a生油松純林的平均胸徑、平均樹高、單株蓄積量均已超過了平均林齡37．5a的楊樹純林，22a生云杉純林的各項(xiàng)生長指標(biāo)也同37．5a生楊樹純林接近。2．2華家?guī)X不同密度防護(hù)林帶中不同樹種的生長特征在森林培育的整個(gè)經(jīng)過中，林分密度是制約林木群體生長發(fā)育經(jīng)過的關(guān)鍵因素，對(duì)人工林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及生物生產(chǎn)力產(chǎn)生重要影響。從表3能夠看出，華家?guī)X人工防護(hù)林帶的林分密度分布在956．80(N/hm2)～1464．50(N/hm2)。不同密度林分平均胸徑、平均樹高存在明顯差異。隨著林分平均密度的增加，不同林分類型的平均胸徑、平均樹高都有不同程度的下降。云杉純林和含云杉混交林中，混交林的林分密度比純林大34．6%，云杉平均胸徑則低23．6%，平均樹高低19．6%;油松純林和含油松混交林中，混交林的林分密度比純林大27．8%，油松平均胸徑、樹高分別低11．6%和7．3%。云杉純林、油松純林與云杉油松、云杉落葉松混交林相比，均為純林的生長指標(biāo)優(yōu)于混交林;楊樹純林和含楊樹混交林中，純林林分密度比混交林大16．8%，楊樹平均胸徑、樹高分別低3．1%、10．3%，楊樹純林的平均胸徑為10．35cm、平均樹高為6．10m，云杉楊樹混交林的平均胸徑為10．68cm、平均樹高為6．80m，楊樹針闊混交林的生長狀況略好于楊樹純林。從數(shù)據(jù)比擬中能夠看出，各類林分的平均胸徑、平均樹高均與林分密度呈負(fù)相關(guān)性。但隨著林分密度的變化，針葉樹種平均胸徑的變化幅度大于平均樹高的變化幅度，而闊葉樹種則是平均樹高的變化幅度更明顯。2．3華家?guī)X不同林齡云杉防護(hù)林帶的生長特征2．3．1不同林齡云杉林胸徑、樹高生長量特征將32個(gè)云杉純林樣地，按林齡不同分為6組(10a、15a、20a、25a、30a、40a)，對(duì)其各項(xiàng)生長指標(biāo)進(jìn)行比擬分析表示清楚(表4)，該區(qū)域云杉人工林林齡分布在10a～40a，均屬幼齡林。胸徑年平均生長量在0．11cm～0．90cm之間，樹高年平均生長量在0．13m～0．5m之間，樣地平均密度分布在725．0N/hm2～1275．0N/hm2之間，除20a云杉郁閉度偏大外，云杉純林平均郁閉度、單株平均蓄積量與林齡總體呈現(xiàn)正相關(guān)分布。根據(jù)圖1、2中胸徑、樹高的生長趨勢反映，幼齡云杉林在10a～30a生長速度較快。華而不實(shí)，10a～15a、25a～30a期間的胸徑生長尤為顯著(10a～15a期間的胸徑生長量為4．5cm，25a～30a期間的胸徑生長量為3．0cm);20a～25a期間的樹高生長最為顯著，到達(dá)2．5m。2．3．2立地條件對(duì)云杉林生長特征的影響在不同的海拔條件下，樹木胸徑、樹高呈現(xiàn)不同的分布狀態(tài)。如此圖3、4以及表5所示，6塊林齡同為20a的云杉樣地平均胸徑、平均樹高與海拔均為正相關(guān)性，華而不實(shí)平均胸徑與海拔為顯著正相關(guān)。講明在云杉分布的低海拔區(qū)域，一定程度的升高海拔更有利于云杉的胸徑生長及樹高生長，與以往研究結(jié)果一致。3、討論(1)華家?guī)X防護(hù)林帶所處地理位置表現(xiàn)為陰濕風(fēng)大、地勢高寒、溝壑縱橫、坡陡溝深等特征，自然環(huán)境惡劣。根據(jù)華家?guī)X氣象站常年觀測，光、熱、水資源嚴(yán)重缺乏，風(fēng)力資源豐富。楊樹由于其速生性等生態(tài)學(xué)特性，在林帶建設(shè)初期對(duì)當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)區(qū)域小氣候、防止水土流失起到了重要作用。但隨著林帶的生長，對(duì)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的不適應(yīng)性逐步顯現(xiàn)，總體表現(xiàn)出了生長衰退，發(fā)育不良，主枝枯梢，側(cè)枝叢生，樹皮粗糙度厚，樹冠平頂、偏冠、旗形、葉形變小，厚度增加，林相殘敗，樹體未老先衰等低質(zhì)低效特征。而后期防護(hù)林帶改造中引入的耐陰性較強(qiáng)、喜嚴(yán)寒與冷濕氣候的云杉、油松等針葉樹種，其油松純林的平均胸徑、樹高及單株蓄積量均已超過楊樹純林，云杉純林的平均胸徑、樹高、單株蓄積量也已接近楊樹純林。云杉、油松針葉純林雖屬幼齡林，但各項(xiàng)生長指標(biāo)均優(yōu)于或接近成(過)熟的楊樹純林。研究表示清楚，幼齡期的云杉、油松適宜在華家?guī)X地區(qū)生長。但樹木生長周期較長，對(duì)華而不實(shí)齡林到成熟林階段的適宜性問題，以及用云杉、油松等針葉樹種改造楊樹低質(zhì)低效林的防護(hù)林經(jīng)營方式方法能否成功等問題，還有待于今后長期的跟蹤研究。(2)防護(hù)林帶林木密度遭到初植密度、樹木間伐更新、人工混交種植等多因素影響。從表2、表5反映的數(shù)據(jù)能夠看出，華家?guī)X人工防護(hù)林帶的林分密度分布在956．80(N/hm2)－1464．50(N/hm2)。林分密度與樹木胸徑呈負(fù)相關(guān)性，調(diào)查區(qū)域內(nèi)純林、混交林林木密度與平均胸徑均呈現(xiàn)此規(guī)律;林分密度對(duì)樹高的影響比擬復(fù)雜，結(jié)論不一。有研究表示清楚，密度對(duì)樹高有影響，但影響較弱，在相當(dāng)寬度的一個(gè)中等范圍內(nèi)無顯著影響。也有研究結(jié)果是樹高生長隨林分密度的增大而增大。該地區(qū)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，林分平均樹高隨密度的增大而降低，與以往研究結(jié)果一致。林分密度作為影響林分平均樹高、胸徑的重要指標(biāo)，今后在華家?guī)X防護(hù)林帶的建設(shè)中，應(yīng)調(diào)整林分密度，使生長不良的楊樹充分利用林分空間，使其生存狀態(tài)得以緩解;在混交林中，隨著針葉樹種的逐步生長，可通過階段性伐除楊樹方式方法來控制總體林分密度，以促進(jìn)華家?guī)X人工防護(hù)林帶愈加科學(xué)合理健康發(fā)展。(3)華家?guī)X海拔2000m～2457m，通過對(duì)不同海拔云杉林的生長指標(biāo)比照，發(fā)現(xiàn)海拔與云杉生長狀況為正相關(guān)，符合云杉耐陰、耐寒的生態(tài)學(xué)特性及海拔適應(yīng)范圍，因而云杉群落在該區(qū)域表現(xiàn)出良好的生長狀態(tài);受地形條件的影響，華家?guī)X防護(hù)林帶陰、陽坡林木生長具有顯著的差異性，陰坡分布的林分平均胸徑、平均樹高均優(yōu)于梁頂、陽坡林分。在今后的防護(hù)林帶改造中，條件允許的情況下，根據(jù)所選樹種特性，應(yīng)優(yōu)先考慮陰坡栽植。4、結(jié)論(1)華家?guī)X防護(hù)林帶中，已屬成(過)熟的楊樹林帶總體表現(xiàn)為生長衰退、林相殘敗，而屬幼齡林的云杉、油松林帶則生長狀態(tài)良好。當(dāng)前，其22a生云杉純林和20a生油松純林的平均胸徑、平均樹高、單株蓄積量均已超過或接近平均林齡37．5a的楊樹純林。(2)林分密度是制約林木生長的重要因素。本研究表示清楚，華家?guī)X防護(hù)林帶中不同樹種的平均胸徑、平均樹高均與林分密度呈負(fù)相關(guān)性。受林分密度的影響，區(qū)域內(nèi)云杉楊樹混交林的生長狀況略好于楊樹純林，云杉純林和油松純林的生長狀況優(yōu)于云杉油松、云杉落葉松混交林。(3)華家?guī)X云杉防護(hù)林帶的平均樹高、平均胸徑均與海拔呈正相關(guān)性，且陰坡環(huán)境更利于云杉防護(hù)林帶的生長。以下為參考文獻(xiàn)：［1］宋子才，華尚銘．華家?guī)X林帶考察報(bào)告［J］．甘肅農(nóng)大學(xué)報(bào)，1983(4):53－63．［2］冉雄林．華家?guī)X林帶人工低產(chǎn)林改造試驗(yàn)［J］．甘肅林業(yè)科技，2003，28(3):57－60．［3］張彥杰，馬惠萍，張宏斌．甘肅華家?guī)X－葫蘆河一帶韌性剪切帶的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義［J］．西北地質(zhì)，2003，36(3):24－28．［4］南耀明，董建剛，陳麗霞，趙赫然，方龍．華家?guī)X防護(hù)林構(gòu)造調(diào)查研究［J］．甘肅林業(yè)科技，2020，38(1):13－16．［5］南耀明，董建剛，陳麗霞，段雅楠，趙赫然．華家?guī)X防護(hù)林帶生態(tài)現(xiàn)在狀況及經(jīng)營對(duì)策分析［J］．甘肅林業(yè)科技，2020，38(1):17－19．［6］田新輝，孫榮喜，李軍，等．107楊人工林密度對(duì)林木生長的影響［J］．林業(yè)科學(xué)，2018，47(3):184－188．［7］邸華，劉建泉，丁國民．東大河林區(qū)青海云杉種群空間分布格局在海拔梯度上的變化［J］．甘肅科技，2020，28(23):149－152．［8］劉貴峰，臧潤國，張新平，等．不同經(jīng)度天山云杉林分因子隨海拔梯度的變化［J］．林業(yè)科學(xué)，2018，45(8):9－13．［9］劉德良．梅州市城市森林構(gòu)造研究［J］．林業(yè)科技，2018，35(6):61－62．［10］金久宏．蕭山區(qū)森林構(gòu)造優(yōu)化分析［J］．林業(yè)科技情報(bào)，2018，41(1):4－5．［11］湯孟平．森林空間構(gòu)造研究現(xiàn)在狀況與發(fā)展趨勢［J］．林業(yè)科學(xué)，2018，46(1):119－120．［12］姜孟霞．森林的構(gòu)造與調(diào)整［J］．林業(yè)經(jīng)濟(jì)問題，2018，30(6):551－553．［13］王多堯．祁連山(北坡)青海云杉群落物種多樣性研究［D］．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005．［14］寶秋利，代海燕，張秋良，等．大青山主要林型林分密度與競爭關(guān)系的研究［J］．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2018，25(3):152－155．［15］丁貴杰，周政賢．馬尾松不同造林密度和不同利用方式經(jīng)濟(jì)效果分析［J］．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，20(2):24－29．［16］丁貴杰，周政賢，嚴(yán)仁發(fā)，等．造林密度對(duì)杉木生長進(jìn)程及經(jīng)濟(jì)效果影響的研究［J］．林業(yè)科學(xué)，1997，33(1):76－75．［17］徐勃，張仕清．同仁地區(qū)青楊速生豐產(chǎn)林幾種常用造林密度對(duì)生長的影響［J］．青海大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2002，20