小黑杨(Populus×xiaohei)具有生长迅速、抗寒性强、抗旱效果好、抗病虫、适应性较广、树干通直圆满、材质洁白等优良特性(赵天锡等，1994)，现已成为速生丰产人工林的优良树种之一。同时，它是中国具有代表性的短周期用材树种，快速准确地获取其木材性质，对于更好地监控树木生长，指导木材合理加工与利用具有重要意义。对小黑杨的研究主要集中在抗病性、耐盐性、引种栽培、转基因杂交等方面(王占斌等，2006；刘桂丰等，2006；杨传平等，2001；王冰等，2005；朴志勇等，2004；Zhang et al.，2002；Shan et al., 2006；Li et al., 2005)。此外，吕显洲等(2006)研究了施肥措施对小黑杨生长的影响，Ze等(2007)研究了立地对小黑杨生长和木材质量的影响，任海青等(2006)研究了栽植密度对小黑杨人工林木材解剖特性的影响，徐德兰等(2005)研究了植物生长调节剂对小黑杨成花的效应，Xiao等(2007)利用QuickBird图像对小黑杨人工林立木材积进行了估测，而有关小黑杨人工林生长特性的研究还鲜有报道。本文通过对小黑杨人工林生长特性进行研究，为杨树人工林的集约经营及其木材的合理加工与利用提供理论依据。

1 试验区概况

试验区位于山西省朔州市杨树丰产林实验局薛家庄国营林场(112°06′ E，39°02′ N)。半干旱草原气候，冬季漫长而寒冷干燥，夏季短暂而温热多雨，春秋凉爽。气温日差和年差均大，多大风，日照充足。年均温7.5 ℃，全年无霜期134 d，降水集中在6—8月，年均降水量360~460 mm。主要气象灾害为干旱。海拔1 060~1 400 m，属冲积平原，成土母质以马兰黄土和冲积物为主，其次为风积物，还有少量的玄武岩。土壤类型为草甸土，多呈碱性，其pH值为8~9。

调查对象为小黑杨人工林，1977年栽植，造林面积21.6 hm²，采用全面机耕，“三大一深”栽植方法，造林用苗均为二根，二杆的一级苗，植穴1 m×1 m×1 m，常规经营管理。在经营水平相同的前提下，依照生产需要，采用完全随机区组试验设计，共设置了1 333、1 000、833、625、556、500、417、312与250株·hm^-2这9种密度处理，各做3次重复，共27个小区，并设对照区。

2 研究方法

2004年6月，根据各种密度的生长状况，在试验区内选取了3种密度(1 000、500和250株·hm²)进行标准地设置，标准地大小为25 m×25 m，做3个重复，共设9块标准地。每木检尺，测树高、枝下高和冠幅，并进行林下植被、土壤剖面及生物量调查等。以2 cm为1个径阶，从12到26 cm共8个径阶，各径阶分别选取了1、1、3、7、5、2、3、3株标准木，共25株。将标准木以2 a为一个龄级进行树干解析，获得标准木树高(H)和胸径(D)的数据，并用区分断面积求积法求得相应材积(V)：

式中：g_i为第i区分段中央断面积，l为区分段长度，g′为梢头底端断面积，l′为梢头长度，n为区分段个数。

3 结果与分析

华北沙地不同密度条件下小黑杨林分生长因子基本情况见表 1。通过对华北沙地小黑杨林分25株标准木的树高、胸径和材积数据进行平均处理，并计算出平均木的生长率和形数，得到小黑杨平均木树干生长过程总表(表 2)。

3.1 高生长

由标准木树高生长过程(图 1)可知，小黑杨树高生长主要集中在前期。第0~10年树高生长迅速，第11~14年树高生长逐渐放慢，第15~26年树高生长几乎停滞。从单株的散点分布来看，在树高生长的整个过程中，单株之间生长差别变化不是很大，仅仅是在第4~8年时差距稍微有点扩大。

树高连年生长与平均生长曲线图(图 2)表明，树高连年生长量变化幅度较大，第4年时连年生长量达到最大(2.40 m)，第5~16年逐渐下降，16年以后连年生长量变化不大，保持在0.03 m左右。平均生长量变化幅度要相对小一些，第4年时平均生长量达到最大(2.12 m)，之后平均生长量逐渐下降，16年以后平均生长量变化明显趋于缓慢，第26年时仅为0.67 m。第6年时连年生长量曲线和平均生长量曲线相交，6年后连年生长量开始小于平均生长量，并随着年龄增长两者差距逐渐扩大，在第12年时两者差距达到最大，以后差距逐渐缩小。由此可知，华北沙地小黑杨幼林期很短，速生期主要集中在前10年，第11~14年树高生长渐缓进入近熟期，第15~26年树高生长极其缓慢，林分进入成熟期。

3.2 胸径生长

由标准木胸径生长过程(图 3)可见，小黑杨人工林胸径生长呈现“S”型曲线，第4~10年胸径生长急剧上升，第11~14年生长速度变慢，第15~26年生长极为缓慢。从单株的散点分布来看，第0~3年单株之间生长差别不大；第4~6年单株之间生长差别开始显现；第7~26年单株之间生长差别明显拉大，这说明随着年龄增长，单株之间对资源的竞争增强，产生了资源的不公平分配，导致单株之间后期生长差异显著。此时若适当进行施肥管理，可促进单株胸径生长。

胸径连年生长与平均生长曲线图(图 4)表明，胸径连年生长阶段明显，第0~3年生长较快，第4~10年是整个胸径生长最快的时期，第11~16年生长速度放慢，第16年以后生长趋于稳定，年生长量仅维持在0.12 cm左右；连年生长量最大值出现在第6~8年。平均生长要缓和一些，第0~3年生长较缓，第4~16年生长幅度较大，第17~22年生长幅度明显变小，第22年以后生长极为缓慢，并逐渐趋于稳定；平均生长量最大值出现在第8年左右。连年生长量最大值与平均生长量最大值几乎同步出现；连年生长量和平均生长量在第10年左右相交。从胸径生长来看，第0~3年是小黑杨的幼林阶段，胸径生长占有一定比例；第4~10年是小黑杨的速生期，连年生长量最大值达到2.22 cm；第11~15年是小黑杨的近熟期，胸径生长速度明显放慢；第16~26年为小黑杨的成熟期，连年生长量稳定在0.12 cm左右。

3.3 材积生长

从标准木材积生长过程(图 5)可以看出，小黑杨材积生长呈典型的“S”型曲线，生长过程完全符合“慢—快—慢”的生长规律。从整体过程来看，小黑杨材积生长可以划分为3个阶段，第0~5年生长缓慢；第6~15年生长迅速；第16~26年生长量变小，生长变慢。从单株的散点分布来看，第0~4年单株之间材积生长几乎没有差别；第5~6年单株之间生长差别开始显现；7年以后，随着年龄增长，单株之间生长差别逐渐拉大，变得越来越明显。这一趋势和单株之间胸径生长的变化趋势类似。

材积连年生长量与平均生长量变化曲线图(图 6)表明，连年生长量的变化幅度很大，为0.000 3~0.029 4 m³，第0~4年生长缓慢，第5~15年生长迅速，第16~18年生长减缓，第19~26年生长稳定在0.005 7 m³；连年生长量最大值出现在第10~12年。平均生长量在第0~4年增幅不大，5年后增幅明显，19年后变化幅度明显下降，并稳定在0.011 1 m³左右；平均生长量最大值出现在第14年左右。连年生长量的最大值要比平均生长量的最大值大约早3年出现；连年生长量与平均生长量在接近第16年时相交，在此之前，连年生长量一直领先于平均生长量，之后两者差距迅速拉大，连年生长量小于平均生长量。从材积生长来看，第0~4年为小黑杨的幼林阶段，生长缓慢；第5~15年为小黑杨的速生期，材积生长主要集中在这一时期；第16~18年为小黑杨的近熟期，生长已经变缓，但比幼林阶段要快；第19~26年为小黑杨的成熟期，连年生长量几乎不再变化，稳定在0.005 7 m³左右。

4 结论与讨论

1) 华北沙地小黑杨的树高生长速生阶段集中在前10年，第1 l~14年生长速度逐渐变缓；胸径生长在第4~10年进入速生期，第11~15年生长速度逐渐变缓；材积生长在第5~15年进入速生阶段，第16~18年生长速度逐渐变缓。总体看来，华北沙地小黑杨的生长过程可分为4个时期：第0~3年为幼树期，树高、胸径生长比较快，材积生长极为缓慢。第4~14年为速生期，树高、胸径、材积生长急速上升。第15~16年为近熟期，树高、胸径生长趋缓；材积继续增长，但增长趋势变缓。第17~26年为成熟期，树高生长几乎停滞；胸径、材积生长均趋于稳定在一个很低的水平。另外，华北沙地小黑杨的树高生长要早于胸径生长，为保证小黑杨的胸径增长和材积积累，可在胸径快速增长期间适当进行施肥管理，有利于培育优质大径材。

2) 华北沙地小黑杨树高连年生长在生长前期增长迅速(第0~16年)，连年生长量最大值出现在第4年左右，达到2.4 m；平均生长总体平缓，平均生长量最大值出现在第4年，达到2.12 m；连年生长量与平均生长量在接近第6年时相交。胸径连年生长呈现偏态分布，连年生长量最大值出现在生长中期(第6~8年)，达到2.22 cm；平均生长量在第8年时出现最大值，达到1.62 cm；连年生长量和平均生长量在第10年时相交。材积连年生长也主要集中在中前期，连年生长量变化幅度为0.000 3~0.029 4 m³，连年生长量最大值出现在第10~12年，平均单株连年生长量超过了0.029 m³；平均生长在第0~14年时呈现持续上升的趋势，尤其是第6~14年增长速度明显加快，在第14年时平均生长量达到最大，之后增长有所下降；连年生长量与平均生长量在接近第16年时相交。

3) 华北沙地小黑杨材积的平均生长量与连年生长量在第16年左右时相交，达到数量成熟。此时可进行轮伐，以获得较高的经济效益。从培育优质大中径材角度来讲，第14年左右时小黑杨达到工艺成熟，此时胸径值达到18.48 cm。若从培育造纸材角度来讲，小黑杨生长10年左右时可达到工艺成熟，此时胸径值达到15.99 cm。

4) 华北沙地小黑杨的树高生长单株差异不大，胸径生长单株差异于第4~6年开始显现，第7~26年明显拉大，材积生长的单株差异与胸径生长类似。因此可在华北沙地小黑杨生长4~6年时适当进行施肥管理，以减小单株间对营养空间的资源竞争，促进林木的胸径增长和材积积累。同时还可适当进行间伐作业，以淘汰劣质木并保证优质木的生长。