林分密度和立地條件對(duì)油松人工林生長(zhǎng)的影響

樹(shù)木的生長(zhǎng)與樹(shù)冠密切相關(guān)。樹(shù)冠對(duì)調(diào)節(jié)和分配林分的太陽(yáng)能、養(yǎng)分循環(huán)和降水分配起著重要作用，影響了林分下層動(dòng)植物群落的組成和變化。樹(shù)冠作為光合作用的主要場(chǎng)所,其大小和健康與否決定了樹(shù)木的生長(zhǎng)活力和生產(chǎn)力的大小。因此樹(shù)冠在樹(shù)木的生長(zhǎng)過(guò)程中具有重要的作用,并且反映了樹(shù)木的長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)水平油松(1高溫、年強(qiáng)度北京市西山林場(chǎng)屬北京西郊低山區(qū),海拔為300～400m,坡度為15°～35°,植被屬溫帶落葉闊葉林帶。土壤層次多不明顯,為石礫含量較多的山地褐土。年平均氣溫11.6℃,極端最高溫41.6℃,極端最低溫-20℃。無(wú)霜期193d,年降水量630mm,年日照2662h。屬暖溫帶大陸季風(fēng)氣候區(qū)。22.1油松人工林樣地的設(shè)置在北京市西山林場(chǎng)同齡級(jí)(40～50a)油松人工林中,設(shè)置樣地25塊,樣地面積為15m×15m。分500、1000、1500、2000株·hm2.2林分類(lèi)型、樹(shù)高、林分類(lèi)型、樹(shù)高、冠幅調(diào)查樣地調(diào)查分林分指標(biāo)和單木指標(biāo)兩類(lèi):林分指標(biāo)為調(diào)查地點(diǎn)、林分類(lèi)型、樹(shù)種、清查年份、經(jīng)度、緯度、坡度、坡向、海拔;單木指標(biāo)為樣木號(hào)、胸徑、活枝高、樹(shù)高和冠幅。不同林分密度、立地條件油松樣地各主要因子概況見(jiàn)表1、表2。2.3冠幅指數(shù)的測(cè)量本次樹(shù)冠調(diào)查借鑒了美國(guó)的森林資源清查體系2.3.1樹(shù)冠頂部木冠幅(樹(shù)冠長(zhǎng)度(樹(shù)冠透光率(樹(shù)冠位置(1優(yōu)勢(shì)木:樹(shù)冠頂部超出林冠層高度的2倍;2上層木:樹(shù)冠頂部超出林冠層高度的1/2;3下層木:樹(shù)冠頂部低于林冠層高度的1/2;4開(kāi)放樹(shù)冠:林分沒(méi)有郁閉,大部分單木樹(shù)冠沒(méi)有形成對(duì)光照的競(jìng)爭(zhēng)。這種情況在人工林中不常見(jiàn)到。樹(shù)冠頂梢枯死(樹(shù)冠密度(2.3.2綜合指標(biāo)樹(shù)冠率(樹(shù)冠表面積(式中:樹(shù)冠體積(=0.5π樹(shù)冠生產(chǎn)率(33.1密度與林冠形成因素的關(guān)系3.1.1林分密度對(duì)冠幅與樹(shù)冠的影響不同林分密度,林分的枝下高差異較大,樹(shù)冠長(zhǎng)是樹(shù)高與枝下高的差值,即絕對(duì)差值。隨著林分密度的增大枝下高逐漸增大,樹(shù)冠長(zhǎng)度減小,這是因?yàn)榱址置芏雀?枝條自然整枝強(qiáng)烈,枝下高相對(duì)升高,而樹(shù)冠長(zhǎng)度相對(duì)減小。通過(guò)表5可看出,隨著林分密度的增大,冠幅、樹(shù)冠長(zhǎng)度逐漸減小(冠幅從4.86m減小到2.91m;樹(shù)冠長(zhǎng)度從4.94m減小到3.19m),林分密度在1000～1500株·hm由表5還可看出林分密度與樹(shù)冠基本指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系:與樹(shù)冠長(zhǎng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為-0.947),即樹(shù)冠長(zhǎng)度隨林分密度的增大而減小,隨林分密度的降低而增大;與樹(shù)冠透光率呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為-0.874),隨林分密度的增大而減少,這是由于林分密度大使得樹(shù)木不能充分伸展,接受光照的機(jī)會(huì)降低,使得透光率減少,進(jìn)而競(jìng)爭(zhēng)力下降,最終導(dǎo)致林分質(zhì)量的下降。樹(shù)冠位置對(duì)于不同密度來(lái)說(shuō)沒(méi)有什么變化,可能是由于油松為人工林,冠層高度大體一致。3.1.2密度對(duì)樹(shù)冠表面積的影響林分密度與樹(shù)冠表面積、樹(shù)冠體積呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(表5),相關(guān)系數(shù)為-0.997。樹(shù)冠表面積隨林分密度的增大而減小,表明林分越密,越不利于光能的利用。林分密度為1500株·hm3.1.3樹(shù)冠復(fù)合指標(biāo)與樹(shù)冠密度和冠幅的相關(guān)性同齡級(jí)不同林分密度下,冠幅、樹(shù)冠長(zhǎng)度與樹(shù)冠密度呈顯著正相關(guān),隨著冠幅、樹(shù)冠長(zhǎng)度的增大,樹(shù)冠密度也逐漸增大。樹(shù)冠長(zhǎng)度、樹(shù)冠密度和冠幅通過(guò)幾何學(xué)方法擴(kuò)展到樹(shù)冠的復(fù)合指標(biāo)(樹(shù)冠體積、樹(shù)冠表面積),因而樹(shù)冠體積、樹(shù)冠表面積與樹(shù)冠長(zhǎng)度、冠幅呈極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)>0.9)。冠幅、樹(shù)冠長(zhǎng)度與樹(shù)冠生產(chǎn)率呈負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為-0.896、-0.895。這是因?yàn)楸M管冠幅大的樹(shù)木有很高的光合生產(chǎn)力,卻由于要更大程度地維持根、莖、枝的呼吸作用而消耗很大,使得具有很低的生產(chǎn)效率3.2立地條件與樹(shù)冠復(fù)合指標(biāo)間的相關(guān)性在低山陰坡厚土條件下,冠幅、樹(shù)冠長(zhǎng)度最大,分別為4.32、5.05m(表7)。在不同立地條件下,樹(shù)冠頂梢枯死率<15%,說(shuō)明北京山區(qū)油松人工林頂梢枯死不嚴(yán)重,油松人工林相對(duì)比較健康。林分密度在低山陰坡厚土的條件下為50.4%,即樹(shù)冠能夠充分利用光照進(jìn)行光合作用等一系列的生理活動(dòng),并提高林木的生長(zhǎng)。對(duì)3種立地條件下油松樹(shù)冠因子的分析得出:北京山區(qū)油松人工林最適宜在低山陰坡厚土的條件下生長(zhǎng)。立地類(lèi)型與樹(shù)冠基本指標(biāo)的相關(guān)性較低(除與樹(shù)冠頂梢枯死、樹(shù)冠透光率外),與樹(shù)冠頂梢枯死呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)-0.859);與樹(shù)冠透光率呈極顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為-0.997),原因是由于立地條件越好,樹(shù)木生長(zhǎng)越旺盛,能夠充分伸展,冠形豐滿,鄰近樹(shù)木相互遮擋,使得樹(shù)冠透光率降低。就樹(shù)冠的復(fù)合指標(biāo)而言,由于立地條件與樹(shù)冠長(zhǎng)度、樹(shù)冠密度沒(méi)有顯著相關(guān)性,因而立地條件與樹(shù)冠表面積、樹(shù)冠體積和樹(shù)冠生產(chǎn)率的相關(guān)性較低,相關(guān)系數(shù)分別為-0.326、-0.242、-0.219。在同齡級(jí)不同立地條件下,冠幅與樹(shù)冠密度、樹(shù)冠表面積呈顯著正相關(guān)(表8),相關(guān)系數(shù)分別為0.942、0.838。樹(shù)冠長(zhǎng)度、樹(shù)冠密度與樹(shù)冠表面積、樹(shù)冠體積呈極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)>0.9),由樹(shù)冠表面積及樹(shù)冠體積的定義得知:樹(shù)冠長(zhǎng)度、樹(shù)冠密度增大,則其也隨之增大。通過(guò)表6和表8比較得知:在不同的林分密度條件下,樹(shù)冠各個(gè)指標(biāo)間具有顯著的相關(guān)性;而在不同的立地條件下,相關(guān)性不明顯。說(shuō)明對(duì)于林分密度、立地條件兩個(gè)影響因素來(lái)說(shuō),林分密度對(duì)樹(shù)冠生長(zhǎng)的影響較立地條件更大,林分密度是影響樹(shù)冠因子變化的重要因素。4林分密度和立地條件對(duì)樹(shù)冠的影響通過(guò)對(duì)北京山區(qū)同齡級(jí)(40～50a)油松人工林不同林分密度下樹(shù)冠因子的分析得出林分密度應(yīng)控制在1500株·hm林分密度與冠幅、樹(shù)冠長(zhǎng)度、樹(shù)冠密度、樹(shù)冠透光率呈顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為-0.951、-0.947、-0.874、-0.971,說(shuō)明林分密度的變化能顯著影響樹(shù)冠因子的變化,合理調(diào)整林分密度有利于樹(shù)冠的生長(zhǎng)。對(duì)3種立地條件(低山陰坡厚土、低山陰坡薄土、低山陽(yáng)坡厚土)而言