山楊林

山楊林：原生紅松闊葉混交林遭受反覆破壞后所形成的次生先鋒群落，一般與白樺混生。但山楊對土壤要求比白樺高，往往分佈在山坡中上部，故常在局部地段形成山楊優勢林。山楊無性繁殖能力強，但根系較淺，不耐火燒，因此火后常被蒙古櫟所替代。

山楊林(Populus davidiana)是黑龍江省次生林的主要組成樹種之一，分佈極廣，在大、小興安嶺及完達山等各主要林區均有分佈。山楊林多為根櫱萌生，具有生長速度快，繁殖能力強等特點。是採伐跡地及火燒跡地天然更新的先鋒樹種。山楊林所要求的生長條件並不嚴格，一般在土壤較肥沃排水良好的半陽坡生長最好，常與白樺混生在一起，形成山楊白樺混交林。

天然次生山楊林分為次生林演替過程中的過渡類型，具有更新能力強、分佈廣、定期總生長率高、成熟早、病蟲害嚴重、枯損量大等生態特性和實際經濟、技術條件。

豫西山楊林立地指數與生物量的研究

山楊(Populus davidiana)是中國北方和高海拔地區天然次生林區的主要樹種之一。該種天然更新能力強，生長快，樹榦飽滿，具很強的適應性，適于山地造林，是華北地區生長最快的闊葉樹種之一。其木材廣泛用於傢具、農具、火柴桿、包裝、建築、礦柱等，也是造紙、化纖工業及膠合板、刨花板的良好原料。山楊次生林在華北地區有很大的經營利用價值，對山楊次生林生產力的研究是很有必要的。

立地指數是評價林分所處立地條件質量的數量指標(韓福慶，1979)。在森林生產力的各種評定指標中，一般認為立地指數較為理想。因為立地指數是林分優勢木在基準年齡時樹高的算術平均值，而樹高對林地生產力的反應既敏感又穩定，特別是優勢木樹高，受各種經營措施(除上層疏伐外)的影響很小(於政中等，1995)。生物量是在一定時間範圍內物質凈生產的總量，即現存量，用干物質重表示(北京林學院主編，1984)。在森林生態系統中，林木的生物量是非常重要的，它是系統內各種物質流和能量流的基礎，其數量最能反映森林生態系統的生產能力(Smith,1966)。隨著對森林生態系統認識的深化和森林利用途徑的多樣化，以生物量方法研究和評價森林的生產能力，已成為一種重要的手段(Jones,1979)。

以豫西嵩縣五馬寺林場山楊林的43塊標準地和60個樣點的資料為基礎，編製了山楊林的立地指數表，分析了該地區山楊的生長規律和山楊林的生產力水平，為合理經營與利用山楊林提供了依據。

一、自然條件與研究方法

1 調查地區的自然條件

五馬寺林場位於豫西嵩縣南部(北緯33°34′～33°54′，東徑111°47′～112°15′)，總面積7579.5hm2。該區地處伏牛山北坡，山勢走向由西南向東北逐漸降低，海拔多在1100～1900m。大部分地區坡度在36°～70°，河谷深切，山峰壁立。

本地區屬暖溫帶大陸性氣候。據嵩縣氣象站記載，年平均氣溫12℃，極端最高氣溫43.6℃，極端最低氣溫-19.3℃。年平均降水量661.1mm，但季節分佈不均，7～9三個月超過全年降水量的50%，年平均蒸發量1661.3mm，遠大於降水量。平均相對濕度66%，無霜期170天。研究區成土母質有花崗岩、片麻岩、砂頁岩等。土壤垂直帶發育完整，海拔500～800m為山地褐土，800～1200m為山地黃棕壤，1200～1900m為山地棕壤，1900～2100m為山地暗棕壤，2100m以上為山地草甸土。海拔1200～1600m的溝底及中下部，植被覆蓋度大，有較厚的枯枝落葉層，土層較厚，有機質含量高，1600～2000m的陽坡土層較薄。

該區植被以森林為主，主要有3個類型：1)落葉闊葉林，是該區的優勢植被類型，分佈於海拔800～1600m，主要樹種有：山楊、栓皮櫟(Quercus variabilis)、麻櫟(Quercus acutissima)、銳齒槲櫟(Quercus aliena var acuteserrata)、槲櫟(Quercus aliena)、白樺(Betula platyphylla)、椴(Tilia sp.)、千金榆(Carpinus cordata)等；2)針闊混交林，海拔1300～1900m均有分佈，主要樹種有：華山松(Pinus armandii)、油松(Pinus tabulaeformis)、麻櫟、銳齒槲櫟、槲櫟、水曲柳(Fraxinus mandshurica)等；3)針葉林，包括分佈在海拔1000～1500m地帶的油松林、分佈在海拔1500m以上山區的華山松林和海拔1000～2000m地帶栽植的華北落葉松(Larix principis-rupprechtii)人工林。2 研究方法

本文採用建立在生物學和生態學基礎上的圖解法編製立地指數表。收集一定數量的標準地和解析木資料，根據樹種的生物學特性，對這些資料進行細緻的分析，儘可能使曲線圖能夠反映該樹種的生長規律，而不是單純地用數學解釋來表達樹種本身的規律性(韓興吉，1986)。其中，優勢木平均高由求優勢木樹高總計的算術平均數得到；標準年齡是以樹種生活史平均年齡(主伐年齡)一半左右的年數確定的。因為山楊主伐年齡為35年左右，所以標準年齡定為18年；立地指數級距的確定，是以該樹種標準年齡的10%作為各立地指數曲線間的間距，其值為2m。立地指數表的編製原理和具體方法詳見范濟州等(1978)和韓福慶(1979)的論著。在進行常規的標準地調查后，計算並確定出各個徑階平均木，將平均木伐倒測定全株地上部分的生物量，包括干、枝、皮3部分。先稱量各部分的總鮮重，然後分別取樣稱其鮮重，在室內烘乾后求算含水率，再計算出單株及其各部分的生物量，進而根據標準地的面積和徑階分佈推算出山楊林每公頃的生物量。

二、結果與討論

1 立地指數表的編製

（1）材料的收集與整理

在全面踏查的基礎上，對不同立地條件和年齡階段有代表性的林分分別做了標準地調查。在常規的標準地調查的同時，著重對林分的優勢木和不同徑階的平均木進行測定，以求算優勢木平均高和林分平均高。為了更準確地反映林木的發育過程，做解析木，供編製立地指數表時參考。按5年劃分齡階，將標準地分組，計算各組的標準地數目、平均年齡及優勢木樹高平均值(見表1)；計算解析木在各齡階的樹高平均值，統計其中最高和最低的解析木的樹高隨年齡的變化(見表2)。（2）主曲線的建立和調整

在第一次隨手曲線(即主曲線的原型)上讀出各齡階樹高理論值H1，計算標準地的誤差E1=H1-H、NE1及ΣNE1。由於總誤差ΣNE1較大，應對第一次隨手曲線進一步調整，並測算調整后的樹高理論值H2，計算E2=H2-H和ΣNE2。根據以上結果，由式(ΣNE1)/(ΣN)和ΣNE2/(ΣN)計算出調整前後的系統誤差，分別為26%和7%(表3)。

在加繪各立地指數曲線之前，必須確定好標準年齡和標準年齡上的各級指數的級距(18年，2m)。

設得到的主曲線為AB，AB與標準年齡線(年齡=18)的交點為S，過原點O與S作直線OS，OS可以看作是主曲線AB改變成的直線。以此直線為基礎，沿標準年齡線上下每隔2m作各級指數的曲線：從主曲線上各齡階的樹高點分別向OS引水平線與其相交，在OS上得到與樹高相應的年齡點，再通過這些點作垂線與橫坐標相交，各個交點即為改線后的年齡橫坐標，根據改線坐標，即可把各直線變成各級曲線(圖4)(范濟州等，1978)。 2 豫西山楊林的生物量

（1 ）山楊單株地上部分生物量及其模型

調查發現(表6)，豫西山楊單株地上部分(葉除外)生物量中，樹榦乾重的比重介於71%～89%，變化幅度較大；樹皮乾重的比重變幅為4%～17%；樹枝幹重的比重介於5%～20%。一般地，林木的生物量(W)與其胸徑(D)和樹高(H)存在一定的相關關係，由此導出的經驗模型可以預報林木乾重，在林業生產中具有很高的實用價值(陳靈芝等，1986；R.H.斯瓦洛夫，1983)。山楊在豫西有大面積的分佈，是當地林業部門的主要經營對象。根據14株山楊的生物量調查資料(表6)，建立了山楊單株地上各部分的生物量與D、H的經驗模型(見表7)。可以看出，它們之間的相關係數都在0.85以上，特別是山楊單株的樹榦生物量和全株生物量與D、H間的相關係數都在0.98以上，達到極顯著水平。因此，這些經驗模型完全可以滿足林業生產中的生物量或蓄積量統計，為林業生產和經營帶來了便利。

（2 ）豫西山楊林的生物量

在立地指數表中可以查出004、014和016號3塊標準地的立地指數值分別為12，10，10。由表8可以看出，004和014號標準地的山楊雖然處在相同的年齡階段，但前者年平均生物量大於後者。森林生態系統生物量積累與生物氣候條件、立地生境、林分狀況、樹種特性、年齡、人為干擾有關。當研究對象是受人為干擾較少的頂極森林時，可以認為與其它森林生態系統相比，生物量的差異主要是氣候條件和立地生境所致(朱守謙等，1995)。在本研究中，004和014號標準地所處海拔高度和坡度相差不大，氣候條件基本相同，但其土壤條件和坡向不同，反映在立地指數上有明顯差別。所以可以認為造成其生物量差異的主要原因是立地生境的不同。這也說明山楊的生存適應性雖然很強，但只有在優越的立地條件下，其生產潛力才能得到充分的發揮，因此，營造山楊用材林應該選擇好的立地條件。014和016號的氣候和立地條件相近，但由於016號處在較低的年齡級，其生物量低於014號，隨著年齡的增加，016號的生物量會與014號的水平接近。