太行山北部蒙古栎次生林单木生长规律

摘要 以太行山北部蒙古栎次生林为研究对象，通过标准地调查及树干解析等方法获取生长数据，分析了蒙古栎优势单木的生长规律。结果表明：树高生长速生期0～30 a，在10 a达到0.7 m的生长高峰;胸径生长速生期10～40 a，在15 a达到1.1 cm的生长高峰;材积生长速生期15～45 a，在30 a达到0.019 m 3的生长高峰。树高、胸径和材积的生长率及胸高形数随树龄增加均呈下降趋势，在35 a后下降趋于平缓，胸高形数稳定在0.5以下。材积连年生长量曲线和多年平均生长量曲线相交于45 a，此时林分蓄积量达到数量成熟阶段，进入主伐期。

关键词 蒙古栎次生林;生长规律;树干解析;连年生长量;平均生长量

中图分类号 S 792.186  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）08-0097-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.08.026

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Tree Growth Regulation for Individual Tree of Natural Secondary Quercus mongolica Forest in North Taihang Mountains

WANG Chao 1，2，YOU Hai-zhou 1，2，LIU Zhao-hua 3 et al （1.Hebei Institute of Forestry and Grassland Science，Shijiazhuang，Hebei 050061; 2.Hebei Fengning Desert Ecosystem Research Station，Fengning，Hebei 068350;3.Hebei Hongyashan State Owned Forest Farm，Yixian，Hebei 074200）

Abstract Based on the research area of North Taihang Mountains，this paper took natural secondary Quercus mongolica forest as the research object and obtained the growth data by means of typical sample investigation and stem analysis.The fast-growing period of tree height is 0-30 years， and it reached the growth peak of 0.7 m at 10 a;the DBH grew at a fast growth period of 10-40 years and reached a growth peak of 1.1 cm at 15 a;the rapid growth period of volume was 15-45 a， reaching the growth peak of 0.019 m 3   at 30 years.The growth rate of tree height， DBH and volume and the number of breast height shapes decreased with the increase of tree age. After 35 years， the decline tended to be gentle， and the number of breast height shapes stabilized below 0.5. The continuous annual growth curve and the multi-year average growth curve intersected at 45 years. At this time， the stand volume reached the quantitative maturity stage and enters the main cutting period.

Key words Natural secondary Quercus mongolica forest;Growth regulation; Stem analysis;Current annual increment;Average increment

蒙古栎（Quercus mongolica），壳斗科 （Fagaceae）栎属（Quercus）落叶乔木树种，是我国温带地区落叶阔叶林及针阔混交林的主要树种，是东北、华北山地森林的主要建群树种 [1]。蒙古栎是优质的硬阔用材树种，耐干旱瘠薄，抗逆性强，在涵养水源、水土保持及防风防火等方面有着独特的生态优势。多年来，在天然阔叶林的经营管理方面存在较多认识误区，尤其是栎林长期以来被作为改造的对象，滥砍滥伐现象极为普遍，导致大面积的蒙古栎林退化成矮林、疏林甚至灌木林。自我国天然林保护政策实施以来，天然阔叶林的生态修复成为提高森林质量的关键技术措施，迫切需要对蒙古栎林开展更深入研究。

目前关于蒙古栎林的研究主要集中于群落结构与空间格局 [2-3]、生态功能 [4-5]、森林经营 [6-8]及生长规律 [9]等方面，对生长规律的研究多为相关生长模型的建立，且研究区多集中于东北地区，如马武等 [10-11]建立了蒙古栎天然林直径生长及分布模型，杜纪山等 [12-13]建立了蒙古栎的全林生长模型。太行山北部作为蒙古栎的主要分布区之一，蒙古栎次生林是海拔800 m以上山地的重要森林植被类型，该区较东北地区人为干扰更频繁，且立地、水热条件有着明显区别，林分结构、生长规律等方面的研究却鲜见报道。该研究选择太行山北部蒙古栎次生林中长势较好的优良单株作为研究对象，通过树干解析法测定其生长过程，不仅可以了解林分的生长发育规律和培育前景，还可以评价林木生长的立地适宜性等 [14-15]，从而为该树种的经营提供参考依据，对于蒙古栎林的生态修复及质量提升具有积极意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于太行山北部河北省易县蔡家峪林区，地理位置为115°2′E，39°32′N。该区属于北温带亚湿润气候，为典型的大陆性气候，冬春季多风，夏季降雨集中，且多暴雨。该区年平均气温11.8 ℃，多年平均降水量623.0 mm，土壤以砂页岩坡积物上发育的山地淋溶褐土、山地粗骨性褐土和山地棕壤为主，壤质土或砂壤质，土层厚度30～80 cm，浅薄处砾石含量较高。蒙古栎主要分布于研究区海拔800 m以上的山地阴坡，以同龄单层纯林为主，伴生树种有山杨（Populus davidiana）、白桦（Betula platyphylla）、槲树（Quercus dentata）、槲栎（Quercus aliena）等，灌木层主要有平榛（Corylus heterophylla）、照山白（Rhodoendron micranthum）、小叶鼠李（Rhamnus parvifolia）、大花溲疏（Deutziag grandiflora）、锦带花（Weigela florida）、三裂绣线菊（Spiraea trilobata）、柳叶绣线菊（Spiraea salicifolia）等。草本层以矮生苔草（Carex pumlia）、披针叶苔草（Carex lanceolata）、小玉竹（Polygonatum humile）、猪秧秧（Calium aparina）、唐松草（Thalictrum aquilegifolium）等为主。

1.2 研究方法

1.2.1 解析木获取。

根据已有森林资源数据与实地踏查结果，在蒙古栎林集中分布区选择典型林分设置0.1 hm 2标准地，海拔1 359 m，坡度20°，坡向西北，密度798 株/hm 2，平均株高7.6 m，平均胸径20.5 cm，林分郁闭度0.85，灌木层盖度80%，草本层盖度20%。

选择长势良好、干形通直的优势木，实测胸径、树高、冠幅等指标，标明南北方向，伐倒后进行树干解析。按照孟宪宇 [14]的树干解析方法，采用2 m区分段，在每个区分段中央位置截取圆盘，并另外截取胸高、根径和梢底3个部分的圆盘。该株蒙古栎树龄54 a，树高13.95 m，带皮基径44.0 cm，去皮基径39.1 cm，带皮胸径37.7 cm，去皮胸径32.6 cm。

1.2.2 生长量指标测定与计算方法。

精确测定每个圆盘的年轮数及年轮宽度，采用内插法计算各龄阶梢头长，采用中央断面区分段法计算材积，计算各龄阶的胸径、树高、材积以及连年生长量、多年平均生长量、生长率、胸高形数等生长指标，并绘制相应的生长过程曲线。为了减少年际间气象条件波动和测量误差对连年生长量和年生长率的影响，采用定期（5 a）平均生长量和定期（5 a）平均生长率代替。

以材积为例的多年平均生长量计算公式：

Zv=Vn/n（1）

式中，Zv为材积多年平均生长量;Vn为树龄n年的材积;n为树龄。

以材积为例第a年的年生长率计算公式：

PV=Va-Va-nVa+Va-n×200n（2）

式中，PV为材积年生长率;Va为树龄a年的材积;Va-n为树龄a-n年的材积，n=5。

树干材积与树干在x处比较圆柱体的体积之比称为树干在x处的形数，以胸高断面作为比较圆柱体横断面的形数为胸高形数，计算公式：

f1，3=V4π×D 21，3×h（3）

式中，f1.3为胸高形数，V为树干材积，D1.3为胸径，h为树高。

2 结果与分析

2.1 树干解析

以树干直径为横坐标，以树高为纵坐标，在各断面高的位置上，按各龄阶直径的大小 [14]，绘制树干纵剖面图（图1）。由图1可知，树干基部明显突出，中下部形状相对规则，树高大于6 m后，树干直径急剧下降，尖削度明显加大。树高6 m位置处直径27 cm，能够满足大径材的标准;树高8 m位置处直径大于18 cm，可以满足中径材的标准;树高12 m位置处直径仍大于10 cm，亦能满足小径材的标准。

2.2 树木生长过程

2.2.1 树高生长过程。

由图2可知，树高连年生长量随树龄增加呈现出明显波动，有2个速生期，分别出现在5～15 a和25～35 a，第10年树高连年生长量达到最大值（0.70 m）;第30年时，连年生长量接近0.40 m，之后迅速下降，在40 a以后，树高连年生长量基本稳定在较低水平，不足0.1 m，可以认为蒙古栎树高生长基本停止。树高多年平均生长量变化较小，第10年达到最大值，为0.5 m，随后逐年减小;在第14年多年平均生长量与连年生长量相交于0.47 m处。

2.2.2 胸径生长过程。

由图3可知，胸径连年生长量和多年平均生长量均呈现出先增加后降低的规律，但相对于树高峰值出现较晚。胸径连年生长量在15 a时达到最大，为1.1 cm;多年平均生长量在25 a时达到最大，为0.8 cm。50 a以后，胸径连年生长量保持在较低水平，约为0.2 cm，此时，多年平均生长量仍保持0.6 cm的较高水平。在第27年胸径多年平均生长量与连年生长量相交于 0.75 cm处。

2.2.3 材积生长过程。

从图4可见，材积连年生长量同胸径生长规律较相似，同样呈先增加后降低的变化趋势，在第30年时达到生长高峰即0.019 m 3，比树高和胸径的生长高峰约晚15～20 a。10～25 a为材积连年生长量快速增长阶段，这一时期树木地下根系和地上枝叶发育已较为充分，且林分未完全进入郁闭时期，个体间竞争强度较低，树木生长较快;25 a 以后林分开始逐渐郁闭，株间竞争强度加大，连年生长量增加速度明显减缓;30 a后进入完全郁闭状态，连年生长量迅速下降。