董靈波 郭新月 藺雪瑩 劉兆剛

(森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營(yíng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué)),哈爾濱,150040)

全球氣候變暖導(dǎo)致空氣中CO2濃度升高,嚴(yán)重影響了全球碳平衡及碳循環(huán),進(jìn)而影響不同地區(qū)的樹木生長(zhǎng)。森林能夠維持碳平衡及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,且其光合作用可以吸收大氣中的CO2從而緩解氣候變暖的問題[1]。樹木是森林的重要組成部分,除了樹木自身的遺傳因素外,氣候與其生長(zhǎng)有著不可分割的關(guān)系。樹木年輪寬度是樹木生長(zhǎng)的主要特征之一,年輪具有定年準(zhǔn)確、連續(xù)性強(qiáng)、精確成熟、分布范圍廣的特點(diǎn),且年輪中包含很多環(huán)境信息,適用于研究樹木生產(chǎn)力與氣候的關(guān)系[2-10]。因此,研究氣候變化對(duì)樹木生長(zhǎng)的影響對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,降低CO2濃度有積極的作用。東北地區(qū)森林覆蓋率高,人工林所占比例大。相較于天然林,人工林對(duì)環(huán)境變化極其敏感[11]。研究不同等級(jí)木對(duì)氣候的響應(yīng)對(duì)于保護(hù)東北地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、維持生態(tài)平衡有重要意義[12]。

同一樹種同林齡在生長(zhǎng)發(fā)育過程中由于受環(huán)境、遺傳等因素的影響導(dǎo)致生長(zhǎng)特征不同,從而形成不同的等級(jí)木[13]。劉家霖等[14]研究表明,優(yōu)勢(shì)木與氣候的關(guān)系更密切,中等木和被壓木對(duì)氣候更敏感。氣候?qū)θA北落葉松(Larixprincipis-rupprechtii)、油松(Pinustabuliformis)、馬尾松(Pinusmassoniana)等樹種的徑向生長(zhǎng)及生產(chǎn)力的影響顯著,且對(duì)樹木的徑向生長(zhǎng)有明顯的滯后效應(yīng)[15-17]。但由于林分中不同等級(jí)木所處的微環(huán)境有所差異,所以不同等級(jí)木對(duì)氣候的響應(yīng)程度不同。

長(zhǎng)白落葉松(Larixolgensis)是我國(guó)東北地區(qū)重要的人工造林樹種,其所處緯度較高,屬于耐寒樹種。長(zhǎng)白落葉松對(duì)氣候的變化敏感。本研究以黑龍江省東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)27塊長(zhǎng)白落葉松人工林樣地為研究對(duì)象,使用生長(zhǎng)錐獲取胸徑處樹木的年輪寬度,在建立長(zhǎng)白落葉松年輪寬度年表的基礎(chǔ)上定量分析長(zhǎng)白落葉松人工林不同等級(jí)木生產(chǎn)力與氣候的關(guān)系,為提高長(zhǎng)白落葉松人工林的生產(chǎn)力、加強(qiáng)其撫育管理提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)(45°14′～45°29′N,127°29′～127°44′E),以山地丘陵為主,坡度在5°～25°,地勢(shì)南高北低,海拔高度多為200～600 m,年均溫2.4 ℃,無霜期125 d,年均降水量700 mm。帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)森林覆蓋率達(dá)95%,總面積為27 858 hm2,總蓄積350萬m3。該林場(chǎng)為典型的天然次生林,喬木樹種豐富度較高,主要有紅松(Pinuskoraiensis)、云杉(Piceaasperata)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)、長(zhǎng)白落葉松、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、胡桃楸(Juglansmandshurica)。其中,人工落葉松林面積1 917 hm2,蓄積71 960 m3,多以中幼齡林為主。該樣地為1975年種植的長(zhǎng)白落葉松人工林純林,優(yōu)勢(shì)木約占樣地樹木總數(shù)量的19%,亞優(yōu)勢(shì)木占27%,中等木占20%,被壓木占18%,瀕死木占16%。

2 研究方法

2.1 樣本采集及處理

在全面踏查的基礎(chǔ)上,于2018—2019年在帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)設(shè)置人工長(zhǎng)白落葉松純林固定樣地共27塊,樣地面積均為30 m×30 m,記錄各樣地的GPS坐標(biāo)、海拔、坡度等信息。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)所有胸徑(d)≥5 cm的喬木進(jìn)行每木檢尺,記錄其樹種、胸徑、樹高、冠幅、狀態(tài)等。為量化不同等級(jí)樹木生產(chǎn)力與氣候間的關(guān)系,按照等斷面積徑級(jí)標(biāo)準(zhǔn)木法將各樣地內(nèi)樹木劃分為5個(gè)等級(jí),即優(yōu)勢(shì)木、亞優(yōu)勢(shì)木、中等木、被壓木、瀕死木。其中,優(yōu)勢(shì)木、亞優(yōu)勢(shì)木處于林分的上層,可以代表林分的立地條件;中等木則可以代表林分整體的生長(zhǎng)狀況;被壓木、瀕死木位于林分下層,在林分中的生長(zhǎng)處于劣勢(shì)[18]。為避免對(duì)樣地的破壞,在每塊樣地附近依據(jù)各等級(jí)樹木的胸徑、樹高、冠長(zhǎng)特征選擇標(biāo)準(zhǔn)木,并分別從東西和南北2個(gè)方向鉆取樣芯,共獲得270個(gè)樣芯(27個(gè)樣地×5株樣木/樣地×2個(gè)樣芯/樣木)。樣地基本特征見表1,各等級(jí)樹木基本特征見表2。

表1 樣地基本特征

將采集的樣芯在常溫下干燥,干燥后將斷裂處用膠水粘好后放入木槽中固定。用不同粗細(xì)的砂紙依次打磨至樣芯表面光滑,使年輪寬度界限清晰可見。將打磨好的樣芯放入掃描儀進(jìn)行掃描,將圖片用WinDENDRO年輪分析系統(tǒng)進(jìn)行交叉定年和年輪寬度的測(cè)量(測(cè)量精度為0.001 mm),并以2個(gè)方向?qū)?yīng)年齡的年輪寬度平均值作為該年的年輪寬度。使用COFECHA軟件進(jìn)行交叉定年的檢驗(yàn)及質(zhì)量控制,避免因定年和寬度測(cè)量時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤影響后續(xù)分析,同時(shí)確保樹齡的準(zhǔn)確。經(jīng)COFECHA重復(fù)檢驗(yàn),多次反復(fù)后,將質(zhì)量仍較差的樣芯數(shù)據(jù)剔除。完成樹木年輪的交叉定年與輪寬測(cè)量后共剩余220個(gè)樣芯。采用25年樣條函數(shù)去趨勢(shì),將完成交叉定年與輪寬測(cè)量的樣芯數(shù)據(jù)在R3.6.2中完成去趨勢(shì)、建年表,獲得年表統(tǒng)計(jì)量和公共區(qū)間分析數(shù)據(jù)。

表2 不同等級(jí)木基本特征

2.2 氣候數(shù)據(jù)收集

根據(jù)各樣地經(jīng)緯度及海拔數(shù)據(jù),從ClimateAP軟件中提取研究區(qū)域1970—2019年共49 a的平均氣溫和年平均降水?dāng)?shù)據(jù)。ClimateAP軟件以全球氣象站點(diǎn)觀測(cè)的氣候數(shù)據(jù)作為基線數(shù)據(jù),采用動(dòng)態(tài)局部降尺度方法將其轉(zhuǎn)為無尺度的格式。與原始基線數(shù)據(jù)相比,ClimateAP軟件輸出的氣候數(shù)據(jù)精度顯著增加,其月均氣溫、月均降水量的預(yù)測(cè)誤差分別減少了27%、60%[19]。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,研究區(qū)49 a間的平均氣溫為3.98 ℃,年均降水量為658.73 mm,平均氣溫及平均降水量變化趨勢(shì)均呈顯著的單峰狀。研究區(qū)高溫期和雨季同為6—8月份,7月份氣溫和降水達(dá)到最高值,平均氣溫約為23.1 ℃,平均降水約為174 mm(表3)。研究區(qū)49 a氣溫總體呈明顯的上升趨勢(shì)(圖1),最大值出現(xiàn)在2007年,達(dá)到5.48 ℃。2007年前氣溫上升較快,2007年后有下降趨勢(shì)。降水整體呈上升的趨勢(shì),但整體態(tài)勢(shì)較平穩(wěn),基本保持在500～800 mm,其中最大值出現(xiàn)在2019年(降水量為876.1 mm),最小值出現(xiàn)在1979年(降水量為494.2 mm)。利用氣溫和降水的關(guān)系,計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)(SPEI,圖2)。

表3 帽兒山地區(qū)49 a平均氣溫及平均降水

2.3 林木生產(chǎn)力計(jì)算

根據(jù)帶皮胸徑與去皮胸徑的關(guān)系計(jì)算樣木每年的帶皮胸徑;利用樣木胸徑和樹高的關(guān)系推算每年樹木的高度;在已知樹高、胸徑的基礎(chǔ)上,參考金鐘躍等[20]建立的長(zhǎng)白落葉松人工林單木生物量模型對(duì)樣木生物量進(jìn)行估算,進(jìn)而計(jì)算長(zhǎng)白落葉松人工林的連年生產(chǎn)力和平均生產(chǎn)力[21],公式如下:

Y=0.989 3+0.995 9×N;

(1)

H=1.3+3.532 11×D0.498 5;

(2)

W=0.063 7×D1.887 9×H0.734 8;

(3)

P=Wi-Wi-1;

(4)

Q=W/a。

(5)

式中:Y為帶皮胸徑;N為去皮胸徑;H為樹高;D為胸徑;W為生物量;P為連年生產(chǎn)力;Wi為第i年的生物量;Wi-1為第i-1年的生物量;Q為平均生產(chǎn)力;a為樹齡。

圖1 帽兒山地區(qū)49 a氣溫和降水的變化趨勢(shì)

圖2 帽兒山地區(qū)49 a標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)變化趨勢(shì)

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19.0軟件中的Pearson相關(guān)性進(jìn)行林木生產(chǎn)力與氣溫、降水、降水蒸散發(fā)指數(shù)間關(guān)系分析(α=0.05)。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分生產(chǎn)力特征

區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)白落葉松林分生產(chǎn)力為4.70 t·hm-2·a-1,其中不同等級(jí)木的平均生產(chǎn)力由大到小依次為:優(yōu)勢(shì)木(2.37 t·hm-2·a-1)、亞優(yōu)勢(shì)木(0.92 t·hm-2·a-1)、中等木(0.66 t·hm-2·a-1)、被壓木(0.52 t·hm-2·a-1)、瀕死木(0.23 t·hm-2·a-1,表4)。區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)白落葉松林分生產(chǎn)力在1983年和2017年均有明顯的下降且整體在2010年后呈下降趨勢(shì),落葉松的數(shù)量成熟齡約為40 a(圖3)。

3.2 生產(chǎn)力與氣候相關(guān)性

3.2.1 年表統(tǒng)計(jì)特征

落葉松人工林樹輪寬度指數(shù)特征見圖4。林分及各等級(jí)木的信噪比值介于6.0～35.0,說明年輪所包含的共有環(huán)境信息較多;標(biāo)準(zhǔn)差值介于0.1～0.4,表示年表所包含的氣候信息較多,適合研究樹木與氣候的關(guān)系;平均敏感度值介于0.2～0.3,說明樣芯所包含的氣候信息較多;一階自相關(guān)系數(shù)值介于0.5～0.7,說明年輪寬度的生長(zhǎng)受上一年氣候的影響較強(qiáng),這說明氣候?qū)淠旧L(zhǎng)有滯后效應(yīng)。年表有效信號(hào)除被壓木和瀕死木值為0.1～0.7,樣本總體代表性值均在0.85以上,說明所建年表符合理想年表(表5)。

圖3 林分、不同等級(jí)連年生產(chǎn)力的時(shí)間變化

表4 不同等級(jí)林木生產(chǎn)力特征

圖4 落葉松人工林和等級(jí)木樹木年輪寬度指數(shù)(實(shí)線)和樣本量(灰色區(qū)域)

表5 年表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2.2 林分整體生產(chǎn)力與氣候的關(guān)系

由于氣候?qū)淠旧L(zhǎng)有滯后效應(yīng),因此僅分析上一年3月份(樹木生長(zhǎng)季前期)到當(dāng)年8月份(樹木生長(zhǎng)季晚期)水熱條件對(duì)生產(chǎn)力的影響(表6)。帽兒山長(zhǎng)白落葉松人工林生產(chǎn)力與年均溫極顯著相關(guān)(P<0.01),相關(guān)系數(shù)為0.478。上一年和當(dāng)年生長(zhǎng)季5—9月的氣溫與長(zhǎng)白落葉松人工林生產(chǎn)力顯著相關(guān)(P<0.05),相關(guān)系數(shù)介于0.300～0.600。年均降水量對(duì)生產(chǎn)力的影響不顯著,但上一年3月、當(dāng)年1月、當(dāng)年3月的降水量與林分生產(chǎn)力有明顯的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)分別為0.339、0.335、0.350。長(zhǎng)白落葉松人工林的生產(chǎn)力與標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)的相關(guān)性主要集中在上一年3月、9月及當(dāng)年3月,上一年、當(dāng)年的3月標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)對(duì)林分生產(chǎn)力有明顯的積極作用,相關(guān)系數(shù)分別為0.320、0.295;上一年9月的標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)對(duì)林分生產(chǎn)力有明顯的消極作用,相關(guān)系數(shù)為-0.300。

表6 長(zhǎng)白落葉松人工林生產(chǎn)力與氣溫、降水、標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)的相關(guān)系數(shù)

3.2.3 不同等級(jí)樹木生產(chǎn)力與氣候的關(guān)系

長(zhǎng)白落葉松生產(chǎn)力與氣溫、降水、標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)尤其是生長(zhǎng)季的氣溫有明顯的正相關(guān)性,但氣溫、降水、標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)與不同等級(jí)木的生產(chǎn)力之間的相關(guān)性有著明顯不同,被壓木與氣候的相關(guān)性較低(表7、表8、表9)。上一年與當(dāng)年生長(zhǎng)季4—10月份的氣溫對(duì)除瀕死木外的其他等級(jí)木生產(chǎn)力積累有明顯的促進(jìn)作用,相關(guān)系數(shù)介于0.300～0.600;上一年7月與當(dāng)年7月的氣溫對(duì)瀕死木生產(chǎn)力積累有明顯的抑制作用,相關(guān)系數(shù)分別為-0.338、-0.329。對(duì)于降水,優(yōu)勢(shì)木和亞優(yōu)勢(shì)木對(duì)降水的響應(yīng)程度較大,上一年和當(dāng)年生長(zhǎng)季的降水與生產(chǎn)力積累有明顯的正相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)介于0.300～0.500;冬季的降水對(duì)優(yōu)勢(shì)木及亞優(yōu)勢(shì)木生產(chǎn)力積累同樣有明顯的促進(jìn)作用,相關(guān)系數(shù)分別為0.305、0.313;上一年10月的降水會(huì)抑制瀕死木生產(chǎn)力積累,相關(guān)系數(shù)為-0.383。優(yōu)勢(shì)木、亞優(yōu)勢(shì)木與標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)的相關(guān)性較其他等級(jí)木更為顯著,二者對(duì)上一年和當(dāng)年3月的標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)有積極的響應(yīng),相關(guān)系數(shù)介于0.200～0.400;當(dāng)年9月的標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)對(duì)優(yōu)勢(shì)木和中等木生產(chǎn)力積累有明顯的抑制作用,相關(guān)系數(shù)分別為-0.324、-0.320;上一年10月標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)對(duì)瀕死木生產(chǎn)力積累有顯著的負(fù)相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)為-0.363;標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)對(duì)被壓木的影響不明顯。

表7 氣溫與不同等級(jí)木生產(chǎn)力之間的相關(guān)系數(shù)

表8 降水與不同等級(jí)木生產(chǎn)力之間的相關(guān)系數(shù)

4 討論

帽兒山地區(qū)高溫、降水均集中在5—9月,且由帽兒山地區(qū)49 a的氣候變化趨勢(shì)可知,該地區(qū)氣溫總體呈上升的趨勢(shì)。在過去幾十年中,帽兒山地區(qū)的氣溫持續(xù)增高,但降水量的變化趨勢(shì)較穩(wěn)定,與氣溫相比起伏較小。冬季氣溫變暖不利于長(zhǎng)白落葉松這類耐寒樹種生長(zhǎng),且人工林由于人為的干預(yù)會(huì)降低樹木生長(zhǎng)對(duì)氣候的敏感度[22]。本研究中,氣溫對(duì)長(zhǎng)白落葉松人工林中優(yōu)勢(shì)木和亞優(yōu)勢(shì)木生產(chǎn)力積累的影響較為明顯,相關(guān)性較高。氣候?qū)淠旧L(zhǎng)及生產(chǎn)力的影響有滯后效應(yīng)[23],且生產(chǎn)力受生長(zhǎng)季氣候的影響顯著。

表9 標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)與不同等級(jí)木生產(chǎn)力之間的相關(guān)系數(shù)

本研究中,長(zhǎng)白落葉松人工林樹木生長(zhǎng)及生產(chǎn)力與上一年生長(zhǎng)季及當(dāng)年生長(zhǎng)季5—10月的氣候有明顯的相關(guān)性。王雨茜等[24]、肖建宇等[25]和楊靖雯等[26]研究表明,長(zhǎng)白山山楊(Populusdovidiana)、東靈山華北落葉松、興安落葉松(Larixgmelinii)、油松、遼東櫟(Quercuswutaishansea)徑向生長(zhǎng)受生長(zhǎng)季氣溫顯著影響,且氣溫對(duì)樹木徑向生長(zhǎng)的影響比降水更明顯。本研究中,氣溫,尤其是生長(zhǎng)季的氣溫對(duì)長(zhǎng)白落葉松林各等級(jí)木生產(chǎn)力的影響顯著。生長(zhǎng)季開始時(shí)期,樹木的徑向生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求較高,而東北地區(qū)低溫時(shí)間長(zhǎng),回溫緩慢,凍土和積雪的形成致使生長(zhǎng)季時(shí)間短,但東北地區(qū)水分的來源較豐富,因此東北地區(qū)樹木生長(zhǎng)受氣溫的影響比降水更加明顯。康劍等[27]研究表明,冬季土壤凍結(jié)且有積雪,不利于樹木根系的吸收及活動(dòng),3月正值樹木徑向生長(zhǎng)的前期,隨著氣溫的升高,土壤解凍且有融雪,該現(xiàn)象促進(jìn)樹木生理活動(dòng)恢復(fù)。韓艷剛等[28]研究表明,大興安嶺興安落葉松的徑向生長(zhǎng)受生長(zhǎng)季降水量的影響較顯著,且冬季由于低溫形成的積雪和凍土融化為落葉松生長(zhǎng)季前期提供了充足的水分,該研究這也證實(shí)了冬季的降水與不同等級(jí)長(zhǎng)白落葉松生產(chǎn)力顯著相關(guān)的合理性。曹恭祥等[29]研究表明,溫度,尤其是生長(zhǎng)季的溫度是樟子松徑向生長(zhǎng)的主要限制因子,兩者具有負(fù)相關(guān)性,這與本研究中生長(zhǎng)季5—10月的溫度與不同等級(jí)長(zhǎng)白落葉松生產(chǎn)力呈顯著正相關(guān)的結(jié)論相反。出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是呼倫貝爾的氣溫近年來有明顯的上升趨勢(shì)且年降水量較低(330 mm),生長(zhǎng)季氣溫升高容易出現(xiàn)干旱脅迫,導(dǎo)致氣溫的升高反而不利于樟子松的徑向生長(zhǎng),而帽兒山地區(qū)年降水量達(dá)700 mm,水分充足,因此生長(zhǎng)季的氣溫與長(zhǎng)白落葉松人工林生產(chǎn)力呈顯著正相關(guān)。

張曉等[30]研究表明,年均降水量是樹木徑向生長(zhǎng)的限制因子。9、10月為生長(zhǎng)季結(jié)束期,該時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)對(duì)優(yōu)勢(shì)木和瀕死木生產(chǎn)力有明顯的負(fù)相關(guān)性,而該時(shí)期氣溫對(duì)優(yōu)勢(shì)木有積極影響,但對(duì)瀕死木有消極影響。9、10月降水對(duì)各等級(jí)木生產(chǎn)力有消極作用,但除10月降水對(duì)瀕死木生產(chǎn)力產(chǎn)生顯著影響外,其他因子均未達(dá)到顯著影響。因此,對(duì)于優(yōu)勢(shì)木,生長(zhǎng)季晚期的氣溫是其生長(zhǎng)的限制因素;對(duì)于瀕死木,生長(zhǎng)季晚期的降水是其生長(zhǎng)的限制因素[31]。水熱條件與不同等級(jí)長(zhǎng)白落葉松人工林單木生產(chǎn)力有明顯的相關(guān)性,生長(zhǎng)季時(shí)期充足的水分和適宜的氣溫利于樹木生長(zhǎng)及生產(chǎn)力積累。優(yōu)勢(shì)木和亞優(yōu)勢(shì)木生長(zhǎng)能力較強(qiáng),且生長(zhǎng)環(huán)境最優(yōu),這2種等級(jí)木對(duì)氣候的響應(yīng)較其他等級(jí)木來說最明顯,尤其是上一年和當(dāng)年生長(zhǎng)季的水熱條件對(duì)其生產(chǎn)力的影響顯著。上一年氣候?qū)χ械饶镜挠绊戄^弱。冬季氣溫低有積雪,3月東北地區(qū)氣溫升高,積雪融化形成的融水緩解了等級(jí)木生長(zhǎng)季前期的水分壓力。9—10月為生長(zhǎng)季晚期,樹木生長(zhǎng)所需的能量減少,多余的能量可儲(chǔ)存,為下一年生產(chǎn)力積累提供有利條件。對(duì)于瀕死木,其生存環(huán)境較差,7月正值生長(zhǎng)期,林分下層的水熱條件較差,嚴(yán)重阻礙了其生產(chǎn)力的積累。但由于采集的數(shù)據(jù)是長(zhǎng)白落葉松人工林純林,因此沒有考慮枯死木部分的碳儲(chǔ)量,但有研究表明,枯落物層的生物量占比僅為3.27%[32],對(duì)林分的影響較小。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)被壓木和瀕死木的影響更顯著,但對(duì)于人工林,同齡林的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度隨著年齡的變化呈現(xiàn)規(guī)律性的變化,建年表的過程中通過去趨勢(shì)的方式,消除年齡對(duì)樹木生長(zhǎng)的影響,從而減少競(jìng)爭(zhēng)的干擾。

5 結(jié)論

長(zhǎng)白落葉松林分生產(chǎn)力為4.70 t·hm-2·a-1,林分生產(chǎn)力在2010年達(dá)到最大值后呈下降趨勢(shì),說明帽兒山長(zhǎng)白落葉松的數(shù)量成熟齡在40 a左右。各等級(jí)木平均生產(chǎn)力由大到小依次為:優(yōu)勢(shì)木(2.37 t·hm-2·a-1)、亞優(yōu)勢(shì)木(0.92 t·hm-2·a-1)、中等木(0.66 t·hm-2·a-1)、被壓木(0.52 t·hm-2·a-1)、瀕死木(0.23 t·hm-2·a-1)。上一年6—10月生長(zhǎng)季的氣溫、降水、標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)對(duì)不同等級(jí)長(zhǎng)白落葉松林有不同的影響,氣候?qū)﹂L(zhǎng)白落葉松的徑向生長(zhǎng)有明顯的滯后效應(yīng),其一階自相關(guān)系數(shù)值介于0.5～0.7。年表、生產(chǎn)力與氣候的關(guān)系結(jié)果一致,樹木生長(zhǎng)和生產(chǎn)力的積累與生長(zhǎng)季的氣候息息相關(guān)?？偭址帧?yōu)勢(shì)木、亞優(yōu)勢(shì)木的生產(chǎn)力主要受生長(zhǎng)季前期及晚期的標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)影響。

長(zhǎng)白落葉松林生產(chǎn)力與年均溫有明顯的相關(guān)性,尤其是生長(zhǎng)季5—9月的氣溫對(duì)長(zhǎng)白落葉松生產(chǎn)力的積累有明顯的促進(jìn)作用。上一年和當(dāng)年冬季降水對(duì)生產(chǎn)力的積累有明顯促進(jìn),生長(zhǎng)季開始前期(3月份)降水的增加促進(jìn)了樹木生理活性的恢復(fù)和生產(chǎn)力積累。9—10月為生長(zhǎng)季結(jié)束期,該時(shí)期所需的水熱條件需求降低,樹木可儲(chǔ)存多余的氣溫和水分以供下一年使用。因此,確保生長(zhǎng)季晚期充足的水分和適宜的氣溫會(huì)為下一年長(zhǎng)白落葉松的徑向生長(zhǎng)和生產(chǎn)力積累積蓄能量。

上一年和當(dāng)年生長(zhǎng)季3—10月的氣溫對(duì)不同等級(jí)木尤其是優(yōu)勢(shì)木、亞優(yōu)勢(shì)木生產(chǎn)力積累的促進(jìn)作用明顯,而中等木生產(chǎn)力積累主要受當(dāng)年氣候的影響。人工林在統(tǒng)一的人為經(jīng)營(yíng)管理下,其樹木的徑向生長(zhǎng)較一致,其中,優(yōu)勢(shì)木、亞優(yōu)勢(shì)木、中等木因其自身及所環(huán)境優(yōu)勢(shì),生產(chǎn)力潛力大。因此,應(yīng)為這3種等級(jí)木的生長(zhǎng)提供充足的環(huán)境條件并加強(qiáng)撫育管理從而提高林分生產(chǎn)力。