油松和樟子松人工林水分生产函数及结构调控模型的研究

【摘要】：水分是干旱半干旱地区人工林培育的主导因子。只有在充分考虑水资源环境容量的前提下,建立以水分因子为核心的林分结构管理体系,才能维持人工林的林分稳定性,发挥人工林的综合效益。为流域的林业生产布局及林分设计管理提供理论基础,促进研究区域林业建设的可持续发展。笔者认为,深入研究林木的耗水特性,建立林木的水分生产函数,继而构建与之相应的林分结构调控模型,可以为干旱半干旱区域的林业生产布局及林分设计管理提供理论基础,促进研究区域林业建设的可持续发展。 本研究在山西省吉县和方山县、辽宁省的彰武县、阜新县和建平县,以油松(Pinus tabulaeformmis)和樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林为研究对象,在样地调查、样芯分析、和气象资料研究的基础上,探讨了气候因子对两种树木生长的影响,建立了水分生产函数,并在水分因子的基础上建立了林分结构调整模型。主要结论如下： 1、吉县未间伐林分、方山的各个密度林分、阜新未经间伐的林分,其直径分布偏离正分布,说明林分密度均超过了适宜密度。山西吉县和方山油松纯林的物种Shannon-Wiener指数随林分密度的增大而逐渐减少；而辽宁西部油松密度在730-2430株/hm2时,林分的密度对林下植被多样性的影响较小。山西试验地,影响林下植物多样性最大的因子为林分密度,其次是林下辐射和坡位,林龄、坡向和坡度也是较为重要的指标；辽宁试验地,降水的空间差异起到最明显的作用,同样影响水分空间分配的坡位和坡度,对植物多样性的影响也较大,而密度的作用相对较弱。 2、各研究地点的油松胸径与密度呈幂函数关系,吉县为D=269.665N-0.438,方山为D=208.212N-0.407,辽宁的关系为D=177.375N-0.380；樟子松的胸径和密度呈现D=236.562N-0.407。 3、树木的生长具有地域性特征,其样本间的一致性、样本的敏感性都呈现地域性差异；坡度、坡位、坡向等立地条件的差异,抚育间伐产生的人为扰动,造林密度引起的竞争程度,都会影响人工林样本间的一致性。 4、利用dendroclimate工具软件,分析了油松和樟子松两个树种径向生长与当地降水、温度两个重要气候因子之间的关系,整体看来,在两个省份的五个研究地点上,油松年轮生长与临近气象站点的月降水大致呈正相关关系,与月平均气温呈负相关关系,符合干旱-半干旱地区树木生长与气候响应的模式。 5、分析了降水的保证频率和降水可用量的坡向分布特征,研究了林木的耗水特性,建立了油松和樟子松的单木和林分耗水模型,对典型林分耗水与供水进行了对比分析,探讨了水分供耗平衡点出现的时间。 6、负指数去趋势和直线去趋势,是消除年龄影响最常用的方法。其中,以负指数去趋势为主,占ARSTAN分析样本的70%左右。据此,提出了单木生长过程的方程。 7、在单木生长过程曲线、胸径密度关系曲线、轮宽与气候因子关系的基础上构建了五个试验地点的油松水分生产函数和彰武地区樟子松的水分生产函数。 8、在确立以水分作为确定林分结构主要依据和标准的基础上,提出了基于水量平衡、以时间和降水为自变量的林分密度模型,模型具有N=aPcA-b的形式；建立了以水量平衡分析为基本思路,具有存贮模型特征的林分结构调整模型；最后,从实证和经验的角度出发,提出了两个树种可以适用于较大地理空间的降水-年龄-密度关系模型。三个模型以不同的侧重角度回答了初始密度、间伐强度、间伐时间三个关于林分调控的关键性问题。

【关键词】：人工林 水量平衡 水分生产函数 结构调控模型
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S791.254;S791.253
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