光皮樹人工林生長規(guī)律研究

陳家法， 李志輝， 李昌珠， 李培旺，張良波

(1.中南林業(yè)科技大學， 湖南 長沙 410004; 2．湖南省林業(yè)科學院， 湖南 長沙 410004；3．湖南省生物柴油工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410004)

光皮樹人工林生長規(guī)律研究

陳家法1，2， 李志輝1， 李昌珠2，3， 李培旺2，3，張良波2，3

(1.中南林業(yè)科技大學， 湖南 長沙 410004; 2．湖南省林業(yè)科學院， 湖南 長沙 410004；3．湖南省生物柴油工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410004)

于湖南省洞口縣大灣國有林場的光皮樹生產(chǎn)基地設(shè)置臨時標準樣地，并選取優(yōu)勢木進行解析和測定，對光皮樹的生長規(guī)律進行了研究。結(jié)果表明：光皮樹的胸徑、樹高生長快速期都出現(xiàn)在早期，均在12年生前達到最快生長；胸徑的連年生長量與平均生長量曲線在第12～15年生時相交，樹高的連年生長量與平均生長量曲線在12～13年生時相交；12年生以后胸徑、樹高生長均逐漸減弱。光皮樹材積的連年生長量在3～12年生一直呈現(xiàn)較快的增長趨勢，12年生以后增長很慢，在15年生時達到最大值；而材積的平均生長量一直表現(xiàn)為平穩(wěn)的增長趨勢。樹高曲線擬合以二次方程效果最好，其復決定系數(shù)為0.819。

光皮樹；生長規(guī)律；解析木

光皮樹(CornuswilsonianaWanaer)是一種良好的生物質(zhì)能源木本油料樹種，分布于石灰?guī)r山區(qū)。該樹種耐貧瘠、抗干旱，適宜石灰?guī)r山地生長。其木材堅硬致密，紋理美觀，可作家具、農(nóng)具等用；果實(干果)含油率28%～36%，果肉及種仁出油率達30%～40%，盛果期50年以上，壽命可達200年以上，大樹平均每一年產(chǎn)干果50kg，最多每一年可達150kg，全果精煉油含不飽和脂肪酸77.68%，其中油酸38.3%、亞油酸38.85%，油可食用及作工業(yè)原料；葉作飼料及綠肥，樹形美觀，可作觀賞樹種。因此，光皮樹也是重要的、有發(fā)展前途的油料、用材及綠化樹種。國家林業(yè)局與中石油已經(jīng)把光皮樹作為林油一體化生物柴油原料林示范基地造林樹種之一，以湖南省林業(yè)科學院為科技支撐單位，首期在湖南省建立光皮樹示范基地6666.7hm2，為實現(xiàn)光皮樹造林良種化和可持續(xù)發(fā)展打下基礎(chǔ)。目前對光皮樹的研究較多，曾意純等[1]認為光皮樹是石灰?guī)r山地造林的良好樹種；成訓妍[2]、梁仰貞[3]認為光皮樹是珍貴的木本食用油料資源；李昌珠等[4-5]提出光皮樹油將是一種理想的生物質(zhì)液體燃料；吳創(chuàng)之等[6]介紹了光皮樹的栽培技術(shù)；曾紅燕等[7]對光皮樹籽油進行了GC-MS分析，但對光皮樹生長規(guī)律的研究報導較少見。我們在湖南省洞口縣大灣國有林場的光皮樹生產(chǎn)基地設(shè)置臨時標準樣地，對光皮樹的生產(chǎn)規(guī)律進行了研究。

1 調(diào)查地自然地理概況

臨時標準樣地設(shè)置在湖南省洞口縣大灣國有林場，該地位于雪峰山東麓，地貌以中低山為主，境內(nèi)最高海拔為1251m，最低海拔330m，坡度25～45°;主要成土母巖為板頁巖，土壤以山地黃壤、紅壤為主。屬中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫16℃，年均降雨量為1482mm，無霜期290d左右。

2 材料與方法

2008年9—11月，在湖南省洞口縣大灣國有林場的光皮樹生產(chǎn)基地設(shè)置面積20m×20m臨時標準地30塊，于每塊標準樣地中選取1株優(yōu)勢木，進行解析和測定。采用標準木解析法，解析木按照2m區(qū)分段截取圓盤，用常規(guī)方法對圓盤進行年輪和直徑的判別和測定[8-9]，并計算樹干材積、形數(shù)等。

材積生長率計算公式：

(普雷斯勒式，Pressler.1987)

形數(shù)計算式：

利用SPSS統(tǒng)計分析軟件對樹高與胸徑的數(shù)據(jù)進行擬合，得出樹高曲線。

3 結(jié)果與分析

3.1生長規(guī)律分析

經(jīng)對光皮樹優(yōu)勢木進行解析和測定，其胸徑、樹高、材積生長過程平均數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 樹干生長過程總表年齡胸徑(cm)樹高(m)材積(m3)形數(shù)總生長量連年生長量平均生長量總生長量連年生長量平均生長量總生長量連年生長量平均生長量生長率(%)12345678910111210000000001301301300000300003000003020000—210010005025012012500006000030000032612033283220120073360110120000100000370000344520074143801600954601001150003200021900008010370061455001201005601001120005700025400011556800522657007009566010011000074000164000123250004387660090094760100109001100003620001573940042388001401008300701040017200061700021543800412992012010289006009900259000870000287404004371010201001029600700960031200053400031218700398111140120104106010009600392000803000357228003631212200801021160100097004780008590003981970035313130008010011900300920054100062400041612300342141360060097123004008800612000711000437123003431514601000971260030084007210010940004811640034216150004009412700100790077800057000048676003471715600600921280010075008500007230005008900348帶皮1580128000880

3.1.1 胸徑生長規(guī)律 從解析木的樹干生長過程總表(表1)以及胸徑連年生長量與平均生長量曲線圖(圖1)可看出：光皮樹的胸徑連年生長量最大值出現(xiàn)在4年生，為1.60cm；平均生長量最大值在11年生，為1.04cm；從3年生起胸徑開始快速生長，3～15年生時是胸徑生長的旺盛期，連年生長量為0.60～1.40cm；15年生后胸徑生長逐漸減弱，連年生長量下降，平均生長量也呈下降趨勢，胸徑的生長過程見圖1、圖2。

圖1 胸徑連年生長量與平均生長量曲線圖

圖2 胸徑總生長量曲線圖

3.1.2 樹高生長規(guī)律 從解析木的樹干生長過程總表(表1)以及樹高連年生長量與平均生長量曲線圖(圖4)可看出：光皮樹的樹高生長快速期同樣出現(xiàn)在早期，12年生前樹高的生長較快，連年生長量與平均生長量均比較大，在幼年時連年生長量達到最大，每一年以1.30m的速度增長；連年生長量與平均生長量曲線在11～12年生時相交，從12年生以后樹高生長變慢，平均生長量比較平緩減少，而連年生長量卻從1.00m以上急劇下降到0.40m以下。樹高的生長過程見圖3、圖4。

圖3 樹高總生長量曲線圖

圖4 樹高連年生長量與平均生長量曲線圖

3.1.3 材積生長規(guī)律 從樹干生長過程總表(表1)以及材積連年生長量與平均生長量曲線圖(圖5)可以看出：光皮樹材積的連年生長量在3～12年生時一直呈現(xiàn)較快的增長趨勢，12年生以后增長很慢，在15年生時達到最大值，為0.01094m3；而平均生長量一直表現(xiàn)為平穩(wěn)的增長趨勢。材積的生長過程見圖5、圖6。

圖5 材積連年生長量與平均生長量曲線圖

圖6 材積總生長量曲線圖

3.1.4 形數(shù)變化規(guī)律 光皮樹的胸高形數(shù)在2年生為3.328，2年生后其胸高形數(shù)均小于1.000。從光皮樹各齡階形數(shù)情況來看，光皮樹的形數(shù)比較小，說明光皮樹樹干尖削度較大。形數(shù)增減的總體趨勢是形數(shù)隨樹齡的增加而降低，符合林木生長的正常規(guī)律。光皮樹形數(shù)的變化趨勢見形數(shù)變化曲線圖(圖7)。

圖7 形數(shù)變化曲線圖

3.2樹高曲線

以縱坐標表示樹高、橫坐標表示胸徑，將各胸徑對應(yīng)的樹高依直徑點繪在坐標圖上，并依據(jù)散點的分布趨勢繪一條勻滑的曲線，它能清楚地反映出樹高隨直徑的變化規(guī)律，這條曲線稱為樹高曲線[10]。反映樹高隨直徑而變化的數(shù)學方程叫樹高曲線方程，常用的表達樹高依直徑變化的方程有對數(shù)方程(Logarithmic)、二次方程(Quadratic)、生長方程(Growth)、指數(shù)方程(Exponential)等，見表2。

表2 樹高曲線方程方程表達式對數(shù)方程H=b0+b11nD二次方程H=b0+b1D+b2D2生長方程H=exp(b0+b1D)指數(shù)方程H=b0exp(b1D) 注：H為樹高，D為直徑，e為自然對數(shù)的底，b0為常數(shù)，b1、b2為方程參數(shù)。

利用SPSS統(tǒng)計分析軟件以及表2中的方程對樹高與胸徑的數(shù)據(jù)進行擬合，得出參數(shù)估計值與評價指標，見表3。評價指標中的復決定系數(shù)(R-Square)越大、剩余誤差平方和(SSE)越小、剩余標準差(RMSE)越小，則表明擬合效果越好。從表3可以看到，在所選用的4個方程中，二次方程擬合效果最佳，故選其為樹高曲線模型。其擬合的樹高曲線見圖8，模型表達式如下：

H=12.591-1.081×D+0.060×D2。

表3 方程參數(shù)估計與評價指標方程參數(shù)估計評價指標Constantb1b2R?SquareSSERMSELogarithmic-998474340729184280759Quadratic12591-108100600819122640629Growth141000600770141050664Exponential409600600770141050664

4 結(jié)論

光皮樹的胸徑、樹高生長快速期都出現(xiàn)在早期，均在12年生前達到最快生長；胸徑的連年生長量與平均生長量曲線在12～15年生時相交，樹高的連年生長量與平均生長量曲線在12～13年生時相交；12年生以后胸徑、樹高生長均逐漸減弱。光皮樹材積的連年生長量在3～12年生時一直呈現(xiàn)較快的增長趨勢，13年生以后增長很慢，在15年生時達到最大值；而材積平

圖8 樹高曲線圖

均生長量一直表現(xiàn)為平穩(wěn)的增長趨勢。光皮樹的樹高曲線擬合以二次方程效果最好，其復決定系數(shù)為0.819。

[1] 曾意純,潘錦祥.石灰?guī)r山地造林樹種——光皮樹[J].湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學院學報,2001(4):123-128.

[2] 成訓妍.光皮樹是珍貴的木本食用油料資源[J].生物與特產(chǎn),1990(6):28.

[3] 梁仰貞.值得發(fā)展的油料植物——光皮樹[J].植物雜志,1996(2):12.

[4] 李昌珠,蔣麗娟,程樹棋.生物柴油——綠色能源[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004.

[5] 李昌珠,蔣麗娟,程樹棋,等.四種木本植物油制取生物柴油[G]//2004年中國生物質(zhì)能技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展研討會論文集.鄭州,2004:156-161.

[6] 吳創(chuàng)之,馬隆龍.生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003:222-226.

[7] 曾紅燕,李昌珠,蔣麗娟,等.不同方法提取光皮樹籽油的GC-MS分析[J].中國生物工程雜志,2004,24(11):83-86.

[8] 姜德鴻,蘇杰,王華江，等.濕地松生長規(guī)律研究[J].湖北林業(yè)科技,2007(3):10-12.

[9] 孟憲宇.測樹學(第3版)[M].北京:中國林業(yè)出版社,2006:197-201.

[10] 陳建珍,李任波,潘涌智,等.基于Matlab的樹高曲線擬合試驗及評價[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2007,32 (3):1-3.

(責任編輯：唐效蓉)

ThegrowthlawofCornuswilsonianaplantation

CHEN Jiafa1,2, LI Zhihui1, LI Changzhu2,3, LI Peiwang2,3, ZHANG Liangbo2,3

(1.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China2.Hunan Forestry Academy, Changsha 410004, China;3.Hunan Engineering Research Center of Biodiesel, Changsha 410004, China)

Through the stem analysis of dominance tree in the standard plots set up inCornuswilsonianaproduction base of Dawan State-owned Forest Farm of Dongkou County, Hunan Province, the growth and development law ofCornuswilsonianaplantation was researched. The results showed that, the fast growing phase of DBH and tree height appeared at the early stage, reached the fastest growth before the age of 12 years. The annual increment curve of DBH intersected with the average increment curve of that at the age of 12～15 years. And the annual increment curve of tree height intersected with the average increment curve of that at the age of 12～13 years. The growth of DBH and height represented declining trend after the age of 12 years. The annual increment in timber volume showed the fast increasing tendency during 3 to 12 years old, while it increased slowly after the age of 12 years and reached the maximum at the age of 15 years. But the average increment of timber volume always showed the steady increasing tendency. The results of height curve fitting indicated that quadratic equation gave the best result, of which the multiple determination coefficient was 0.819.

Cornuswilsoniana; growth law; stem analysis

2010-04-20

2010-05-07

S 727.4

A

1003-5710(2010)02-0016-04