罗军伟,郭廷松,卞金莉,王 丹,鲁法典*

1.山东农业大学林学院,山东 泰安 271018

2.山东省泰安市徂徕山林场,山东 泰安 271027

侧柏、赤松和刺槐是山东省主要造林树种。侧柏(Platycladus orientalis)是山东省主要造林树种之一，对土壤要求不严，极耐干旱，尤其在石灰岩山地，广泛分布，对净化空气、保持水土及荒山绿化等都有重要意义[1,2]；赤松（Pinus densiflora）面积7.20万hm2、蓄积为134.97万m3，总体面积分布较大[3]；刺槐（Robinia pseudoacacia）是我国落叶阔叶林中栽植范围最广泛的人工林树种，分布在北纬23°～46°,东经84°～124°的广大区域[4]，具有抗旱、耐贫瘠、生长快、干形良好、耐水湿、萌蘖力强、耐盐碱等特点，是保持水土、防风固沙、改良土壤和四旁绿化的优良树种[5,6]。

树木的生长与其所处的立地条件密切相关。曾有学者对山东省某一局部地区某一树种进行调查,分析了不同立地条件下树种的适宜性，但对于鲁中山区三个树种的生长状况及其影响因子全面系统的研究并未见报道。本文采用山东省鲁中山区侧柏、赤松和刺槐的解析木数据，按照不同的立地条件，分析侧柏、赤松和刺槐的生长状况及其影响因子，提出不同树种适宜生长的立地条件。此研究结果可以为鲁中山区侧柏、赤松和刺槐的造林与经营管理提供理论依据和实践参考。

1 研究地区概况

本文以山东省鲁中山区为研究范围，涉及济南、泰安、临沂、淄博等八个地市。鲁中山区又称鲁中南山地丘陵区，面积约6.5万km2，北部泰山、鲁山、沂山构成了鲁中山区的主体，主峰海拔高度均在1400 m以上,地势陡峭,南部有徂徕山、蒙山等，地势相对北部较缓，鲁中山区西侧为鲁西北平原，东侧为潍、沭河谷地和漫长的海岸，北临莱州湾，南面与苏北平原接壤，全省3/4以上的山地以近圆形集中于该区，四周皆为平原，形成一个孤立的、典型的中尺度地形[7,8]。本区气候属暖温带湿润气候，年平均气温12℃～14.5℃，≥10℃积温4100℃～4600℃，年降水量为700 mm～900 mm，雨量多集中在6月～9月，无霜期为190 d～220 d。区内土壤以棕壤与褐土为主，土壤受母质的影响，酸性岩区基本发育为棕壤，石灰岩及黄土分布区基本发育成褐土。植被为各种落叶阔叶林和温性针叶林。其中棕壤上以刺槐（R.pseudoacacia）、麻栎(Quercus acutissima Carr)、油松(Pinus tabulaef ormis Carr)、赤松（P.densiflora）为代表,褐土上则以榆(Ulmus p umila L.)和侧柏(P.orientalis)为主[9-13]。

2 材料与方法

2.1 研究材料

本研究利用山东省林业监测规划院第八次森林资源一类清查数据和国家林业局948项目中侧柏、赤松和刺槐解析木数据，从济南、济宁、莱芜、临沂、泰安、潍坊、枣庄、淄博选取标准地588块，解析木166株，其中侧柏90株、赤松50株、刺槐26株，主要分布在大峰山林场、许家崖林场、鲁山林场、原山林场、徂徕山林场、泰山林场、山亭林场、九山林场、嵩山林场、沂山林场、太平山林场、塔山林场、马鞍山林场。侧柏解析木50 a～115 a，赤松解析木年龄32 a～60 a，刺槐解析木年龄30 a～42 a。

2.2 研究方法

2.2.1 数据来源 本研究在收集原有426块样地资料前提下，新增162个临时典型样地，样地面积20 m×30 m，测量并记录各项调查因子。选取坡向和土壤厚度两个立地条件，按照《山东省森林资源调查操作细则》，将立地条件分成六个类型：I类（阳坡厚土）、Ⅱ类（阳坡中土）、Ⅲ类（阴坡厚土）、Ⅳ类（阳坡薄土）、V类（阴坡中土）、Ⅵ类（阴坡薄土），通过控制变量法筛选样地调查表，在目标样地内选取能代表整个林分平均水平且正常生长的标准木1株作为解析木。按照树干解析法要求，分别在0.0 m、1.3 m、3.6 m处取圆盘．之后每隔2 m截取，剩余不足一个区分段作为梢头木，在梢底直径截取圆盘。圆盘经砂光机打磨后测定每年胸径生长量，绘制胸径-树高生长过程曲线，区分求积。

2.2.2 数据处理 在收集的样地中，剔除林分因子记录不详和超过N-D-A(N，D，A分别为林分每公顷平均株数、胸径、和年龄)曲线平均值3倍标准差的地块。根据统计学原理,将166株解析木数据采用t检验(3S准则),设定显著度α=0.05,剔除19组异常数据[14]。处理后得到147株符合本次研究的解析木数据（侧柏81株、赤松46株、刺槐20株）。所有数据采用EXCEL进行统计，用SPSS 20.0进行方差分析和多重比较。

3 结果与分析

3.1 鲁中山区侧柏、赤松、刺槐解析木总体生长状况

鲁中山区30 a生侧柏、赤松和刺槐解析木总体生长状况：侧柏平均树高为4.71 m，树高平均生长量为0.16 m；平均胸径为5.77 cm，胸径平均生长量为0.19 cm；平均材积为0.009835 m3，材积平均生长量为0.004027 m³。赤松平均树高为7.79 m，树高平均生长量为0.26 m；平均胸径为11.46 cm，胸径平均生长量为0.38 cm；平均材积为0.050587 m3,材积平均生长量为0.001686 m³。刺槐平均树高为14.1 m，树高平均生长量为0.47 m；平均胸径为14.57 cm，胸径平均生长量为0.49 cm；平均材积为0.134249 m3，材积平均生长量为0.004474 m³。

按照树木生长规律，树木的连年生长量与平均生长量随年龄增加而逐渐上升，至一定年龄后开始下降，连年生长量增长速度快且达到高峰时间比平均生长量早，对于材积而言，两曲线相交时的树龄即为数量成熟龄[15]。从鲁中山区侧柏、赤松、刺槐的材积生长曲线(图1)得知：侧柏的数量成熟龄在65 a，赤松数量成熟龄在50 a，由于刺槐属温带落叶阔叶树种，对立地条件要求较低，生存能力强，研究调查刺槐林只有30 a生，数量成熟龄并未出现。

图1 鲁中山区侧柏、赤松、刺槐材积生长曲线Fig.1 Volume growth curves of Platycladus orientalis,Pinus densiflora,Robinia pseudoacacia

3.2 同一树种在不同立地类型下生长比较

以胸径、树高为调查因子，通过树干解析和区分求积，分别计算30 a、40 a、50 a生侧柏人工林单株材积和赤松人工林单株材积，10 a、20 a、30 a刺槐人工林单株材积，经过方差分析与多重比较，结果见表1、表2、表3。

表1 不同立地类型30 a、40 a、50 a生侧柏生长比较Table 1 30a,40a,50a growth comparison under different site type of Platycladus orientalis

从表1可知，不同立地类型的30 a生、40 a生、50 a生侧柏平均胸径和平均材积差异不显著。I、Ⅱ立地类型的侧柏树高平均生长量大于总平均值，I立地类型的胸径平均生长0.23 cm，是Ⅳ立地类型(0.19)的121%，I、Ⅱ、Ⅲ立地类型的侧柏胸径年均生长量大于总平均值(0.21 cm)，不同立地类型的侧柏平均树高30 a生差异不明显，40 a生差异显著，50 a生差异极显著。说明侧柏生长中后期，随着树龄增大，立地条件差别对鲁中山区侧柏的树高生长影响越来越明显。50 a生侧柏在立地类型I，平均树高达8.6 m、平均胸径达11.46 cm、平均单株材积达0.05226 m³，三种生长量均大于其他立地类型下的生长量，在Ⅵ立地类型各项生长量值最小。从以上分析可知，侧柏在阳坡厚土生长相对最好，在阳坡薄土生长相对最差。

从表2可知，不同立地类型的30 a生、40 a生、50 a生赤松平均树高、平均胸径和平均材积差异均不显著。说明本研究选取立地条件因子对鲁中山区赤松生长无显著影响。30 a、40 a、50 a生赤松在鲁中山区阳坡（I、Ⅱ、Ⅳ），各项生长量均值大于阴坡条件（Ⅲ、V、Ⅵ）各项生长量均值，与赤松为喜阳树种相吻合，从以上分析可知，赤松在阳坡生长会更好。

表2 不同立地类型30 a、40 a、50 a生赤松生长比较Table 2 30 a,40 a,50 a growth comparison under different site type of Pinus densiflora

表3 不同立地类型10 a、20 a、30 a生刺槐生长比较Table 3 30 a,40 a,50 a growth comparison under different site type of Robinia pseudoacacia

从表3可知，不同立地类型的10 a生、20 a生、30 a生刺槐平均树高和平均胸径均差异显著。不同立地类型10 a生的刺槐平均材积生长差异达极显著水平，20 a、30 a生刺槐平均材积差异显著，说明立地条件差别影响鲁中山区刺槐生长。30 a生刺槐在立地类型I，树高平均生长量0.36 m、胸径平均生长量0.36 cm、材积平均生长量0.00537 m³、平均树高18.07 m、平均胸径18.2 cm、平均单株材积0.26869 m³，各项生长量高于其他立地类型生长量，10 a生和20 a生刺槐在立地类型I各生长量大于其立地类型生长量，从以上分析可知，刺槐在阳坡厚土生长最好。

3.3 不同树种在同一立地类型下生长比较

对20 a、30 a生的侧柏、赤松、刺槐人工林平均树高、平均胸径和平均材积进行方差方析与多重比较，结果见表4。

表4 20 a、30 a生侧柏、赤松、刺槐不同立地类型生长比较Table420a,30aPlatycladusorientalis,Pinusdensiflora,Robiniapseudoacacia’sgrowthcomparisonunderdifferentsitetypes

3.3.1 在I立地类型的生长比较 经方差分析，平均胸径、平均树高、平均材积的差异均达极显著水平。用最小显著差数法进行多重比较，结果表明：刺槐的树高、胸径、材积与侧柏和赤松的树高、胸径、材积有极显著差异，侧柏的树高和材积与赤松没有显著差异。赤松的胸径与侧柏有极显著差异。20 a生刺槐材积是侧柏材积的2886%，是赤松的578%，赤松的材积是侧柏的499%；30 a生刺槐材积是侧柏的1906%，是赤松的563%，赤松材积是侧柏的338%。说明在立地类型I，刺槐相对于侧柏和赤松是最优选择。

3.3.2 在Ⅱ立地类型的生长比较 经方差分析，平均胸径、平均树高、平均材积的差异均达极显著水平。用最小显著差数法进行多重比较，结果表明：20 a和30 a刺槐与侧柏树高、胸径、材积均达到极显著差异，与赤松20 a、30 a树高和30 a材积达到极显著差异，与赤松20 a、30 a胸径无显著差异，与赤松20 a材积有显著差异。赤松20 a、30 a的树高、胸径、材积与侧柏均达到极显著差异。20 a生刺槐材积是侧柏的849%，是赤松的153%，赤松材积为侧柏的554%；30 a刺槐材积为侧柏的821%，是赤松的171%，赤松材积是侧柏的482%。说明在立地类型Ⅱ，刺槐是最优选择。

3.3.3 在Ⅲ立地类型的生长比较 经方差分析，平均胸径、平均树高、平均材积的差异均达极显著水平。用最小显著差数法进行多重比较，结果表明：20 a和30 a生刺槐树高、胸径、材积与侧柏和赤松均达到极显著差异；20 a生赤松树高和胸径与侧柏有显著差异，材积无显著差异，30 a生赤松与侧柏之间各项生长量均无显著差异。20a生刺槐材积是侧柏的945%，是赤松的279%，赤松材积是侧柏的338%。30 a生刺槐材积是侧柏的700%，是赤松的315%，赤松材积是侧柏的222%。说明立地类型Ⅲ，刺槐优于侧柏和赤松，赤松优于侧柏。

3.3.4 在Ⅳ立地类型的生长比较 经方差分析，平均胸径、平均树高、平均材积的差异均达极显著水平。用最小显著差数法进行多重比较，结果表明：20 a和30 a生刺槐树高、胸径、材积与侧柏和赤松均达到极显著差异，20 a、30 a生赤松树高和材积与侧柏无显著差异，胸径均达极显著差异。20 a生刺槐材积是侧柏的3505%，是赤松的526%，赤松材积是侧柏的666%。30 a生刺槐材积是侧柏的3283%，是赤松的560%，赤松的材积是侧柏的586%。说明立地类型Ⅳ，刺槐优于侧柏和赤松。

3.3.5 在V立地类型的生长比较 经方差分析，平均胸径、平均树高、平均材积的差异均达极显著水平。用最小显著差数法进行多重比较，结果表明：20 a和30 a生刺槐的树高、材积与侧柏和赤松均达极显著差异，刺槐树高与侧柏极显著差异，与赤松无显著差异；20 a、30 a生赤松树高、胸径、材积与侧柏均达到极显著差异。20 a生刺槐材积是侧柏的1104%，是赤松的197%，赤松材积是侧柏的559%。30 a生刺槐材积是侧柏的1053%，是赤松的168%，赤松的材积是侧柏的627%，说明立地类型Ⅳ，刺槐优于侧柏和赤松。

3.3.6 在Ⅵ立地类型的生长比较 经方差分析，平均胸径、平均树高、平均材积的差异均达极显著水平。用最小显著差数法进行多重比较，结果表明：20 a、30 a生刺槐树高、材积与侧柏均达极显著差异，与赤松胸径和材积均无显著差异，20 a生刺槐树高与赤松存在显著差异，30 a刺槐树高与赤松无显著差异；20 a、30 a生赤松树高、胸径、材积与侧柏均达到极显著差异。20 a生刺槐材积是侧柏的1062%，是赤松的103%，赤松材积是侧柏的1032%。30 a生刺槐材积是侧柏的642%，是赤松的102%，赤松的材积是侧柏的630%。说明立地类型Ⅳ下，刺槐生长优于侧柏和赤松，赤松优于侧柏，刺槐与赤松平均单株材积接近，在立地类型Ⅵ，刺槐与赤松可作主要造林树种。

4 讨论

本文通过树干解析对刺槐、侧柏、赤松进行生长过程研究。同一树种在不同立地条件下的生长分析选用了3个年龄节点的生长量进行比较分析，至于其他年龄节点之间的比较，未来需要进一步研究；刺槐属于温带落叶阔叶树种，生长速度高于侧柏和赤松，数量成熟龄比二者小，受限于鲁中山区刺槐人工林普遍为二代林，林分年龄基本在30 a左右，刺槐的数量成熟龄在本次研究中未出现，树种之间比较分析选用三个树种存在可比性的两个年龄节点生长量，导致侧柏和赤松用于分析的数据并非包含完整的生长阶段，树种间的生长对比结果存在一定的局限。

另外，本文选择坡向和土壤厚度两个立地因子进行树种之间的生长比较研究，关于海拔、坡位、坡度等立地因子没有作为考虑的条件，需要继续深入研究。

5 结论

本研究利用山东省鲁中山区不同立地条件下588块标准地、166株解析木数据，涉及8个地市、18个林区，研究区域面积6.5万km2，克服了以往研究数据量偏小、地区局限、缺乏代表性的问题。采用树干解析确保数据生长量测定的准确性，利用方差分析和多重比较系统的研究了刺槐、赤松、侧柏在六种立地类型下种内和种间的生长状况，研究结果表明：

1）鲁中山区30 a生刺槐总体生长状况优于赤松和侧柏，50 a生赤松优于侧柏。赤松数量成熟龄为50 a，侧柏数量成熟龄为65 a。20 a、30 a刺槐在立地类型I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V、Ⅵ的各项生长量均高于赤松和侧柏,且差异极显著，说明不同的立地类型对不同树种生长存在较大影响，刺槐在鲁中山区表现最好，可以作为主要造林树种的选择；赤松在六种立地类型下，各项生长量高于侧柏，造林时，侧重于栽植赤松；在立地类型Ⅵ，赤松与刺槐各项生长量非常接近，表明在阴坡薄土下刺槐与赤松都可作为主要造林树种选择；

2）从侧柏在6种不同立地类型生长分析中可知,不同立地类型30 a生、40 a生、50 a生侧柏平均胸径和平均材积差异不显著，说明本研究选取立地条件因子对鲁中山区侧柏的生长无显著影响。50 a生侧柏在鲁中山区立地类型I各项生长量值最大，在立地类型Ⅳ各项生长量值最小。说明侧柏在阳坡厚土生长最好；

3）从赤松在6种不同立地类型生长分析中可知，不同立地类型30 a生、40 a生、50 a生赤松平均胸径和平均材积差异不显著，说明本研究选取立地条件因子对鲁中山区赤松的生长无显著影响。赤松在鲁中山区阳坡（I、Ⅱ、Ⅳ），各项生长量指标均值优于阴坡（Ⅲ、V、Ⅵ）生长量，说明赤松在阳坡生长更好；

4）从刺槐在6种不同立地类型生长分析中可知,不同立地类型10 a生、20 a生、30 a生刺槐平均胸径和平均材积差异显著，说明立地条件差别影响鲁中山区刺槐的生长，在阳坡厚土生长最好。

[1]山东森林编辑委员会.山东森林[M].北京：中国林业出版社,1986

[2]王 斐,侯立群,葛忠强,等.山东省侧柏生态公益林区域划分的研究[J].山东林业科技,2016,46(5)：1-9

[3]王玉涛,郭卫华,刘 建,等.昆嵛山自然保护区生态系统服务功能价值评估[J].生态学报,2009,29(1)：523-531

[4]中国森林编辑委员会.中国森林第3卷阔叶林[M].北京：中国林业出版社,2000：1420-1427

[5]程积民,程杰,高阳.渭北黄土区不同立地条件下刺槐人工林群落生物量结构特征[J].北京林业大学学报,2014,36(2)：15-21

[6]单长卷.黄土高原不同立地刺槐林水分关系研究[D].西安：西北农林科技大学,2004

[7]张可欣,汤剑平,邰庆国,等.鲁中山区地形对山东省一次暴雨影响的敏感性数值模拟试验[J].气象科学,2007,27(5)：510-515

[8]张可欣,邰庆国,裴洪芹,等.鲁中山区地形对一次台风暴雨影响的数值试验[J].山东气象,2006,26(1)：18-21

[9]张永利,张宪强,王仁卿.鲁中山区植物区系初步研究[J].山东林业科技,2005(1)：1-5

[10]姜倩倩.徂徕山不同立地条件下油松、麻栎和侧柏对气象因子的响应[D].泰安：山东农业大学,2012

[11]曹 宁.山东省主要树种的含碳量方程构建[D].泰安：山东农业大学,2015

[12]连相汝.泰山侧柏人工林天然更新动态及幼树分布规律研究[D].泰安：山东农业大学,2014

[13]马玉辉,李风梅,田娜娜,等.徂徕山生态公益林健康评价及经营决策[J].山东农业大学学报：自然科学版,2010,41(4)：489-494

[14]焦 醒,刘广全.黄土高原刺槐生长状况及其影响因子[J].国际沙棘研究与开发,2009,7(2)：42-48

[15]孟宪宇.测树学[M].北京：中国林业出版社,1996：191-202

[16]林贤山.不同立地条件下引种秃杉试验初报[J].福建林业科技,2010,37(1)：93-95

[17]陈黑虎.不同立地条件下福建柏造林试验初报[J].林业勘察设计,2014(2)：158-161

[18]吴继林.三种速生桉树在不同立地条件下的生长差异[J].林业实用技术,1999(5)：31-33

[19]Jama B,Nair PKR,Kurira PW.Comparative growth performance of some multipurpose trees and shrubs grown at Machakos,Kenya[J].Agroforestry Systems,1989,9(1)：17-27