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晋西人工林基于水分生产函数的密度调控模型研究

玉宝  
【摘要】: 在干旱半干旱区,水分已成为人工林培育关键限制因子。必须遵守水资源环境容量原则,根据林地水量调控林分密度和结构,才充分发挥人工林各项效益。笔者认为有必要深入研究水分生产函数等围绕水分因子的密度调控技术,弥补传统密度调控技术不足,有利于缓解人工林地力衰退、林地干化、地下水位下降等生态问题加剧。 本研究在山西省方山县和吉县,以刺槐(Robinia pseudoacacia Linn.)和油松(Pinus tabulaeformis Carr.)人工林为研究对象,根据调查样地、解析木和气象资料,估算气候生产力,揭示气象因子对年轮影响机制。在全面分析不同结构林分生长、耗水及密度效应规律基础上,建立了人工林水分生产函数。旨在为干旱半干旱区人工林经营管理、抚育间伐、密度调控及碳循环研究提供依据。其主要结论为: 1.研究区人工林生长受密度、坡向、坡位等因子综合影响。同密度及坡向林分生长与坡位有关;同密度及坡位林分生长与坡向有关。密度对林分生长影响,因坡向、坡位和密度大小而不同。密度多大将会影响林分生长,须分坡向、坡位进行量化。这对人工林集约经营有指导意义。以林龄和密度建立了单株生长模型。 2.月降水和月湿润指数对年轮宽度影响有滞后效应。建立了年轮宽度指数模型。月湿润指数在研究气象因子对年轮影响方面,较降水和温度优越。方山县和吉县气候生产力分别达8.688 t·hm-2·a-1,9.314 t·hm-2·a-1。实测最高生产力分别占气候生产力的31.6%和59.8%。 3.现降水条件下,人工林耗水量达不到需水量。将生长季按耗水量从高至低的排序为:7月,6月,8月,5月,9月,10月。随林龄增加,人工林耗水量增加,达一定林龄后将超过降水量。这林龄为:方山县刺槐15a;吉县刺槐5a,油松23a。以林龄和密度建立了人工林耗水模型。 4.初步界定了人工林水分生产函数。以林分年耗水量为自变量,以林分生物量及蓄积量年增量为因变量,建立了人工林水分生产函数,填补了相关研究空白。为人工林合理利用水分,调控密度,提供理论依据。 5.建立了人工林密度效应模型。随林龄增长,密度效应越显著,林木胸径生长与密度负相关系数增大。达一定林龄后,相关系数增幅变小,这林龄为:方山刺槐阳坡13a,半阳坡10a;吉县半阳坡刺槐8a;方山县半阳坡及阴坡油松13a。不同坡向对密度响应不同。方山刺槐阳坡相关系数较半阳坡小;方山油松阴坡相关系数较半阳坡小。 6.研究区人工林直径分布顶峰多数偏左,现密度普遍偏大须间伐。间伐对林分更新和植被多样性有显著影响。间伐林多样性指数较未间伐林高。林下死地被物厚度、间伐林密度与辛普森、香农多样性指数显著负相关,与生态优势度显著正相关。间伐林随密度增加,更新密度和均匀度指数均减小。 7.建立了以单株及林分生长量为因变量,以林龄、密度、林分耗水量为自变量的密度调控模型。可为人工林密度管理提供参考依据。


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