四川香樟人工林生長(zhǎng)特性研究

龍漢利 ，梁國(guó)平，辜云杰，李曉清，羅建勛

(l.四川林業(yè)科學(xué)研究院，四川 成都 6l008l;2.鄰水縣林業(yè)局，四川鄰水 638500)

香樟(Cinnamomum camphora)別名烏樟、山烏樟、小葉樟等，為我國(guó)亞熱帶常綠闊葉林的重要樹種。水平分布于長(zhǎng)江流域以南，主產(chǎn)臺(tái)灣、福建、江西、廣東、廣西、湖南、湖北、云南、四川、浙江，垂直分布于海拔500 m～600 m以下，湖南、貴州、四川等省區(qū)分布可達(dá)l 000 m，臺(tái)灣最高分布上限可達(dá)l 800 m，但以海拔l 500 m以下長(zhǎng)勢(shì)良好［l～2］。

香樟是優(yōu)良的珍貴樹種，木材有香氣，紋理致密，美觀，耐腐朽，為造船、箱櫥、家具、工藝美術(shù)品等優(yōu)良用材，也是優(yōu)良的園林綠化樹種，深受群眾喜愛。為更深入推廣和科學(xué)經(jīng)營(yíng)該樹種，提供可靠依據(jù)，在多年研究基礎(chǔ)上，本文對(duì)四川省香樟生長(zhǎng)情況及生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。

l 研究方法

于20l0年～20ll年，分片區(qū)對(duì)四川省上世紀(jì)80年代營(yíng)造的香樟人工林進(jìn)行樹高、直徑等生長(zhǎng)因子調(diào)查。在川東片區(qū)—鄰水點(diǎn)、川南片區(qū)—瀘州點(diǎn)、川西片區(qū)—成都點(diǎn)、川北片區(qū)—營(yíng)山點(diǎn)等人工林示范區(qū)各設(shè)置3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地，大小20m×30m，共實(shí)測(cè)樹木600株，在每塊標(biāo)準(zhǔn)地選擇有代表性的平均木l株進(jìn)行樹干解析，共解析l2株平均木。按2m區(qū)分段進(jìn)行樹干解析(即在基徑，胸徑，以后每隔2m鋸取樹干解析圓盤，梢頭不足lm時(shí)棄取，梢頭大于lm時(shí)在lm處取樣)。用直尺按南-北、東-西方向量取樹干解析圓盤的帶皮直徑、去皮直徑、各年輪直徑等測(cè)定指標(biāo)。

2 統(tǒng)計(jì)方法

所測(cè)數(shù)據(jù)采用SAS和EXCELL軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果分析

3.l 香樟生長(zhǎng)進(jìn)程

對(duì)不同地區(qū)香樟人工林的l2株平均木進(jìn)行樹干解析，取其平均值填入表l。

表l 香樟生長(zhǎng)進(jìn)程表

從表l中可以看出:27a生香樟樹高為l5.60 m，年平均高生長(zhǎng)量為0.58m，胸徑為35.lcm，年平均徑生長(zhǎng)量為 l.l0cm;樹干材積為 0.6790m3，年平均生長(zhǎng)量為0.025lm3。

圖l 香樟各樹齡胸徑生長(zhǎng)量

圖l為香樟各樹齡胸徑平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量生長(zhǎng)曲線。從圖l可以看出:香樟解析木胸徑在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)都維持較高水平，變化范圍在0.65 cm～2.05cm之間。胸徑平均生長(zhǎng)量最大值比連年生長(zhǎng)量出現(xiàn)的峰值要晚，而且在峰值后平均生長(zhǎng)量總是大于連年生長(zhǎng)量，這符合樹木生長(zhǎng)的一般規(guī)律［3］。前l(fā)2a香樟林分胸徑連年生長(zhǎng)量都比較大的，表明香樟速生期可能在前l(fā)0a左右。香樟胸徑平均生長(zhǎng)量、連年生長(zhǎng)量的曲線相交于第l3年，說明該林分從這個(gè)時(shí)間即可開始伐除一些長(zhǎng)勢(shì)差或長(zhǎng)勢(shì)弱的林木。

圖2為香樟各樹齡樹高平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量生長(zhǎng)曲線。從圖2可以看出:香樟幼齡期樹高生長(zhǎng)較快，樹高平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量相交于第l6年，高峰期發(fā)生在第l2a，達(dá)0.82m。從圖2中看出，在樹高連年生長(zhǎng)量達(dá)到最大之前，在第6a時(shí)出現(xiàn)一個(gè)峰值，之后開始下降，然后到第l2a達(dá)到最大，這可能是由于氣候異常導(dǎo)致連年生長(zhǎng)量在出現(xiàn)最高值時(shí)有所下降。

圖2 香樟各樹齡樹高生長(zhǎng)量

圖3 香樟各樹齡材積生長(zhǎng)量

圖3為香樟材積連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量曲線，二者隨著樹齡的增大基本直線增加(材積連年生長(zhǎng)量在第22年時(shí)略有下降)，材積生長(zhǎng)高峰期尚沒出現(xiàn)，這與樹高和胸徑的生長(zhǎng)高峰期出現(xiàn)規(guī)律不一致，主要原因在于隨著胸徑增加，材積呈幾何級(jí)數(shù)迅速增加的結(jié)果。按照森林經(jīng)營(yíng)學(xué)觀點(diǎn)，在不考慮經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的情況下，材積連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量曲線交叉點(diǎn)為樹木的數(shù)量成熟齡，此階段可以采伐利用。從圖3看，27a生香樟人工林還沒有達(dá)到數(shù)量成熟，材積生長(zhǎng)量處于旺盛的生長(zhǎng)期，因此有必要根據(jù)其林分密度和經(jīng)營(yíng)情況從數(shù)量成熟、經(jīng)濟(jì)成熟和材性的工藝成熟等方面進(jìn)一步研究其最佳主伐林齡。

3.2 香樟生長(zhǎng)模型的建立

林木的生長(zhǎng)屬限制性生長(zhǎng)，隨林木個(gè)體的增大，所需營(yíng)養(yǎng)水平不斷提高，而供給植物營(yíng)養(yǎng)的基質(zhì)，在自然狀態(tài)下水平持續(xù)下降，從而使植物的生長(zhǎng)過程呈現(xiàn)出“慢—快—慢”的變化節(jié)律。

采用Logistic生長(zhǎng)曲線模擬樹高、胸徑、材積生長(zhǎng)過程，其表達(dá)式為:y=K/(l+ae-bx)其中，x是自變量，表示生長(zhǎng)時(shí)間;y為因變量，表示觀測(cè)指標(biāo)累積生長(zhǎng)量;a、b是待定常量;K為生長(zhǎng)終極量。運(yùn)用Marquardt法進(jìn)行迭代，取高觀測(cè)值與樹高估計(jì)值殘差平方和最小的那組參數(shù)值為方程中隨機(jī)參數(shù)最終估計(jì)值.利用SAS軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理［4］，利用倒數(shù)法求解a、b、k3個(gè)參數(shù)值時(shí)，因?yàn)橛^測(cè)數(shù)據(jù)為l4個(gè)，故刪除最初兩個(gè)數(shù)據(jù)，結(jié)果如下:

3.2.l 胸徑生長(zhǎng)曲線模型

胸徑生長(zhǎng)曲線模型:y=35.4356/(l+ll.59×e-0.l942x)，參數(shù)顯著性方差分析見表2。

從表2可知，概率P值＜0.000l，y與x的回歸關(guān)系極顯著，從圖4的回歸擬合曲線也可以看出，總體擬合程度與觀測(cè)的實(shí)際值之間比較吻合，用Logistic生長(zhǎng)曲線模擬胸徑生長(zhǎng)量擬合性較好。國(guó)際上通常用生長(zhǎng)曲線的曲率變化來劃分林木的生長(zhǎng)階段［3］。根據(jù)參考文獻(xiàn)3方法，將胸徑曲線劃分為3個(gè)階段，在0～l0a為胸徑平均生長(zhǎng)量慢速階段，l2 a～l8a為胸徑平均生長(zhǎng)的快速階段，l8a以后胸徑生長(zhǎng)又處于一個(gè)較慢的階段。

圖4 胸徑實(shí)測(cè)值與估計(jì)值曲線圖

3.2.2 樹高生長(zhǎng)曲線模型

樹高生長(zhǎng)曲線模型:y=l6.429/(l+l2.6749×e-0.l906x) ，其方差分析見表 3。

表3 樹高回歸方差分析表

從表3可知，概率P值＜0.000l，y與x的回歸關(guān)系極顯著，從圖5的回歸擬合曲線也可以看出，總體擬合程度與觀測(cè)的實(shí)際值之間比較吻合，用Lo-gistic生長(zhǎng)曲線模擬胸徑生長(zhǎng)量擬合性較好。同樣可計(jì)算出在0～l2 a為樹高生長(zhǎng)慢速階段，在l4 a～24 a為樹高生長(zhǎng)快速階段，24 a后樹高生長(zhǎng)又轉(zhuǎn)為慢速階段。

圖5 樹高實(shí)測(cè)值與估計(jì)值曲線圖

3.2.3 材積生長(zhǎng)曲線模型

材積生長(zhǎng)曲線模型:y=0.9639/(l+l07.5×e-0.2043x) ，其方差分析見表 4。

表4 材積回歸方差分析表

從表4可知，概率P值＜0.000l，y與x的回歸關(guān)系極顯著，從圖6的回歸擬合曲線也可以看出，總體擬合程度與觀測(cè)的實(shí)際值之間比較吻合，用Logistic生長(zhǎng)曲線模擬胸徑生長(zhǎng)量擬合性較好。同樣可計(jì)算出在0～l2 a為材積生長(zhǎng)慢速階段，在l2 a～26 a為材積生長(zhǎng)快速階段，26 a后材積生長(zhǎng)又轉(zhuǎn)為慢速階段。

4 結(jié)論

圖6 材積實(shí)測(cè)值與估計(jì)值曲線圖

(l)四川香樟胸徑生長(zhǎng)量高峰期為第l2a，達(dá)2.05 cm，平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量相交于第l6年。樹高生長(zhǎng)量高峰期在l2 a，生長(zhǎng)量最大達(dá)0.82 m，樹高平均生長(zhǎng)量、連年生長(zhǎng)量的曲線相交于第l6年。材積連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量隨著樹齡的增大而呈直線增加，27 a生香樟人工林沒有達(dá)到數(shù)量成熟，材積生長(zhǎng)量處于旺盛的生長(zhǎng)期。因此有必要根據(jù)其林分密度和經(jīng)營(yíng)情況從數(shù)量成熟、經(jīng)濟(jì)成熟和材性的工藝成熟等方面進(jìn)一步研究其最佳主伐林齡。

(2)運(yùn)用SAS軟件得到的香樟年樹高、胸徑、材積生長(zhǎng)量與樹齡間的回歸方程，能較好反映樹高生長(zhǎng)量與樹齡之間的關(guān)系，可用于香樟生長(zhǎng)過程的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)。胸徑生長(zhǎng)曲線模型:y=35.4356/(l+l l.59 × e-0.l942x)，樹高生長(zhǎng)曲線模型:y=l6.429/

［l]楊欽周.四川樹木分布［M］.貴州:貴州科技出版社，l997.

［2]鄭萬(wàn)均.中國(guó)樹木志第一卷［M］.中國(guó)林業(yè)出版社，l983，749～750

［3]北京林業(yè)大學(xué).測(cè)樹學(xué)［M］.北京:中國(guó)林業(yè)出版社，l986.

［4]黃少偉，謝緯輝.實(shí)用SAS編程與林業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析［M］.廣州:華南理工大學(xué)出版社，200l.