关于大海林林业局杨桦林经营密度的探讨

2012-04-13韩朝君战克松

黑龙江生态工程职业学院学报 2012年2期

韩朝君战克松梁晶

(1.大海林林业局，黑龙江海林 157125；2.黑龙江生态工程职业学院，哈尔滨 150025)

大海林林业局位于长白山支脉，张广才岭西麓，地形属于低山丘陵地区，少部分为中山地区，主要有针阔混交林、阔叶混交林及杨桦林三大林型[1]。目前，红松阔叶林经过采伐、火烧后形成了次生林，主要树种有桦树、杨树、柞树等。分布在海拔300～800m的林带上，这一林带在大海林林区分布最广，也是主要的木材生产区域。

杨桦林是山杨纯林、白桦纯林和山杨白桦混交林的统称，具有更新能力强、生长快、林分密度大、单位面积的产量高的特点，同时杨桦材质优良，是胶合板、人造板、造纸材及民用建筑的优质材种[2]。大海林林业局杨桦林多属中幼龄林，正处于生长旺盛阶段，且林分密度不合理。经营密度能够直接影响山杨林和白桦林的生长与发育，而合理的经营密度能够提高林分的稳定与效益[3～6]。本研究基于杨桦林经营密度研究现状，提出大海林林业局的合理经营密度和高效经营技术，旨在加强林分管理，提高特定环境下林分的成长与利用[7]。

1 杨桦林经营密度的国内研究现状

栾士波等(1999)研究了不同立地条件下山杨林和白桦林的平均胸径、平均树高、优势高、单位面积的蓄积量、生长量都存在较大差异[2]。申庆海等(1999)建立了不同经营密度的杨桦林标准地，测定了光合作用、光能用率、凋落物分解量、养分归还量[8]。栾士波等(1999) 采用临时标准地，建立了杨桦林密度的数学模型，确定了杨桦林的最佳经营密度与最低经营密度[9]。栾士波(2000)采用点面结合的方法，确定杨桦林的林分最佳经营密度为0.70[10]。刘瑰琦等(2001)研究了杨桦林分的经营密度和效应，提出绘制经营密度管理图可以有效管理中壮林分[11]。黑龙江省林业科学研究所(2002)对山杨林和白桦林分别划出4个立地级和3个生长阶段，得出山杨林、白桦林的最大经营密度、最佳经营密度和最低经营密度，并建议低密度采用抚阔补针分层经营措施[12]。周冬跃等(2003)对低密度杨桦林内补植针叶树，得出不同密度时的最佳补植株数计算式[13]。兰士波等(2005)研究了天然杨桦林各立地级的生长进程，提出天然杨桦林树高与胸径生长进程分为3个阶段[14]。李桂君等(2005)论述了低密度杨桦中幼龄林分层经营技术，包括确定林冠下栽植密度、最小栽植空间、红松最适宜的透光时间和透光等方法[15]。兰士波(2007)对天然杨桦林林分生长性状、形态等指标连续观测，分析了经营密度对林分干物质积累量、养分归还量的效应[16]。兰士波(2011)开展了立地类型划分和最适密度的选择，提出不同立地条件下天然杨桦用材林的高效经营技术[17]。

2 大海林林业局杨桦林经营密度研究

2.1 研究方法

大海林林业局杨桦林经营密度的确定，应采用临时标准地调查和固定标准地定位观测相结合的方法。其中，临时标准地是在杨桦林下栽植有红松的林分内，选取不同立地条件和密度的地段，分别设置标准地20个，在标准地内进行测树因子及立地因子的调查；固定标准地定期进行上、下层林木的生长量调查。选择的标准地要求林分郁闭度在0.70以上的未经采伐过或虽已采伐但不超过5年且林分郁闭度大于0.70的林分[10]。

2.2 杨桦林经营密度的确定

大海林林业局的杨桦林的经营密度(最大经营密度、最佳经营密度和最小经营密度)可根据经营密度效应、光合作用和养分循环、地级和生长进程、编制经营密度管理表和公式法确定。

(1)根据经营密度效应确定。

由于山杨林和白桦林的平均胸径、优势高、单位面积的蓄积量存在差异，因此对杨桦林林分树高、胸径、材积、冠长、冠宽、光能利用、养分及土壤水分进行连续观测，分析经营密度对林分干物质积累量、养分归还量、林地土壤含水量、林分生长及出材量的效应，通过建立数学模型，最终确定杨桦林的最大经营密度、最佳经营密度和最小经营密度。

(2)根据光合作用和养分循环确定。

研究表明，经营密度随林木在各生长阶段和林分的培育目标不同而变化[10]。因此，建立经营密度依次为0.5、0.6、0.7、0.8、1.0的杨桦林固定标准地，对其光合作用、光能利用率、凋落物分解量及养分归还量进行测定。按照不同经营密度年平均积累的干物质最多，单位面积产量最大；林内凋落物的分解量随经营密度增加而减少，营养元素的归还量以中国等经营密度的归还量最大[8]为依据，确定最佳经营密度。

(3)根据地级和生长进程确定。

在立地分类的基础上，运用数量化I统计分析理论，对生长条件划出5个立地级，立地级I表示坡向、坡度、坡位、黑土层厚度为最好生长条件，依此类推；再根据杨桦林树高与胸径划分速生期、均稳生长期和慢生长期3个生长进程，得出山杨林、白桦林最大经营密度、最佳经营密度和最低经营密度[14]。

(4)根据经营密度管理表确定。

森林经营密度管理表是从多个数学模型中选出最佳模型，编制了依林分平均胸径而定的断面积蓄积量标准表。经营密度管理表是从定量角度科学地经营杨桦林分的一种简单、方便、实用的方法，比树冠投影面积求算平均冠幅，精度提高5%～8%。通过测得现有杨桦林分的平均胸径、单位面积上的株数与蓄积绘制图表，便可查出该林分的最佳经营密度[11]。

(5)根据公式法确定。

根据莱涅克提出的“在充分密集的林分中单位面积上的株数(N)是林分平均胸径(D)的函数，logN=alogD+b，a、b是因树种而变的常数”。再利用Relnkel.L.H的研究数据确定山杨林和白桦林密度与胸径之间的关系，拟合出最大密度和胸径相关的模型，得出单位面积上各径级的最大经营密度；还可以通过计算式N=e8.8440-0.1150D直接求得杨桦林最佳经营密度[18]。

山杨林logN=-1.57629logD+5.05151 R=-0.998

(1)

白桦林logN=-1.55113logD+4.94507 R=-0.995

(2)

2.3 杨桦林的适地经营技术

目前，大海林林业局杨桦林经营面积较少且分布不匀，有必要根据国家制材标准和不同培育目标，结合立地类型划分、生长进程规律，以林分生长进程模型、径级—株树分布规律为基础，确定不同立地条件下杨桦低密度林改造和用材林高效经营技术[17]。

(1)低密度杨桦林林分生产力的改造技术。

大海林林业局有少数杨桦林林分密度低且呈团状分布，缺乏针叶树下种母树的林分。因此，对于低密度用材采取抚阔补针分层经营技术，栽植针叶树以提高单位面积密度。如在低密度的杨桦林下栽植红松，红松年龄达到15年时，采用均匀透光抚育，按照上层木保留密度表确定上层木保留株数，经过透光抚育后使上层木均匀地分布在林地上，利于生长加快。

(2)杨桦胶合板材用材林的定向培育技术。

胶合板材通常径级较大、材质好，国家标准规定小头直径大于26cm、材长大于2m。培育杨桦胶合板材对其立地条件要求非常高，由于山杨和白桦在40年后进入缓慢生长期，又在林龄40年时心腐率达最大[19]。因此，山杨和白桦在45年生主伐时，根据4个立地等级的林分平均胸径和单位面积最大经营密度，山杨林培育胶合板材可选在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ立地级，而白桦林则应选在Ⅰ、Ⅱ立地级[20]。

(3)纸浆材用材林定向培育技术。

根据林分生长进程及经营密度建立数学模型，结合达到纸浆材标准时林分最佳林龄，确定山杨林和白桦林的经营技术。按照林分类型、平均胸径、立地级和林龄，可以将杨桦林纸浆用材林定向培育技术措施划分为十余种[21]，主要是上层抚育伐、径级择伐、主伐人工更新3种高效经营技术[17]。