间伐和气候对长白落叶松树轮密度的影响研究

Wood density is one of the most important and useful wood quality indicators and is significantly affected by potentially confounding factors, such as thinning and climate. To date, these effects have not been comprehensively quantified in Larix olgensis. Dominant, co-dominant and intermediate trees were sampled from long-term fixed and temporary experimental stands along with the related climatic data. The aim of this study was to describe the variation in annual ring density in managed larch plantations as a function of cambial age, growth rate, climatic and thinning factors. The established relationships will be used for quantifying radial density patterns, including the density variation under climate change, will also help further our understanding of the links between ring density and thinning effects. Due to repeated observation and the hierarchical structure of the data, with observations on annual rings nested within trees, themselves clustered within sites, nonlinear mixed-effects modelling techniques will be applied for parameters estimation. Eventually, models will provide predictions to assist forest planner managing larch adapted to climate change in the future.

树轮密度是林木质量的重要指标，它受到间伐和气候的影响。但间伐和气候对树轮密度的交互作用影响尚不清晰。项目拟以长白落叶松人工林为对象，基于长期连续观测的间伐实验固定样地及临时样地优势木、亚优势木和被压木三类树木的树芯、气象数据，通过研建气候敏感的包含间伐效应的树轮密度模型，揭示间伐和气候对树轮密度的交互影响，并模拟和预测未来气候变化情景下的树轮密度指标的变化和间伐效应。由于年轮生长数据的重复观测和层次性，拟采用混合效应模型进行参数估计。研究结果将为适应气候变化的落叶松林经营决策提供理论基础。

树轮生长是表征林木、林分生长的重要指标，它受到间伐和气候的影响。但间伐和气候对树轮生长的交互作用影响尚不清晰。项目以长白落叶松人工林为对象，基于长期连续观测的20块间伐实验固定样地数据、10块临时样地优势木、亚优势木和被压木三类树木的231条树芯数据及1964年至2010年气象数据，研建气候敏感的包含间伐效应的树轮生长模型，揭示间伐和气候对树轮生长的交互影响，并模拟和预测未来气候变化情景下的树轮生长的变化和间伐效应。由于年轮生长数据的重复观测和层次性，采用混合效应模型进行参数估计。结果发现形成层年龄、林分密度、林木竞争、间伐及气候因子均对长白落叶松年轮宽度指标有显著影响。其中，第一次间伐时间在林龄20年左右，重度间伐（40%）后树轮宽度指标增量最大，中度间伐（30%）次之，轻度间伐（20%）的影响不显著，树轮宽度指标增长量在伐后呈现先增长后减弱的趋势；第二次间伐时间在林龄26年左右，中度、轻度间伐均显著引起树轮宽度指标增加，并呈现先增加后减弱的趋势，其中中度间伐效果弱于轻度间伐。气候因子中有7个变量对长白落叶松树轮宽度指标表现出显著影响，其中，7月最高气温和生长季大于5 ℃积温对树轮宽度指标影响最大，夏季热湿指数次之，冬季降水量、9月最低气温、4月平均温和5月降水量对树轮宽度指标影响较小。间伐强度对树轮宽度-气候相关性也有显著影响，冬季降水量在未间伐组和轻度间伐组对树轮宽度有显著影响，而在中度和重度间伐组则不显著。因此，研究结果表明对林龄20年的长白落叶松云冷杉混交林进行中高强度的间伐，能显著促进伐后保留木的生长；7月最高气温和生长季大于5℃积温是影响低海拔长白落叶松生长的主要气候因子；为精确预估全球气候变化的背景下的树木生长及建立适宜的适应气候变化的落叶松林经营决策，有必要建立气候敏感的树轮宽度模型。