廣西維都林場陰香人工林生長規(guī)律研究

陳衛(wèi)國

(1.廣西維都國有林場，廣西 來賓 546100；2.廣西高峰國有林場，廣西 南寧530001)

廣西維都林場陰香人工林生長規(guī)律研究

陳衛(wèi)國1，2

(1.廣西維都國有林場，廣西 來賓 546100；2.廣西高峰國有林場，廣西 南寧530001)

采用樹干解析法對廣西維都林場32年生陰香人工純林生長規(guī)律進行研究，將解析木的樹高、胸徑和材積同林分樹齡之間建立回歸方程，并確定為最優(yōu)生長模型。結(jié)果表明：陰香樹高、胸徑和材積總生長量在32 a時分別為17.6 m、32.55 cm和0.539 m3；樹高連年增長量在0～6 a逐年增加，第6年達到峰值，為0.90 m/a，第6年之后樹高生長速度總體呈下降趨勢；胸徑生長與樹高生長規(guī)律相似，在第4年達到生長峰值，為2.42 cm/a；材積連年生長量隨樹齡遞增先增長后下降，連年生長量峰值出現(xiàn)在第22年，峰值為0.035 m3/a，連年生長曲線與平均生長曲線相交于第32年，由此確定材積數(shù)量成熟的年齡為32 a。生長規(guī)律回歸方程擬合中，樹高、胸徑與林齡回歸模型以理查德模型最優(yōu)，材積以蘇馬克模型為最優(yōu)，擬合相關(guān)系數(shù)R2均在0.997以上，殘差平方和較小，擬合效果良好。

陰香；人工林；生長規(guī)律；回歸模型；廣西

陰香(Cinnamomumburmannii(Nees et T. Nees))是樟科樟屬常綠闊葉大喬木，又名假玉桂、野玉桂、小桂皮、山肉桂、香膠葉、阿尼茶(云南)等，樹高可達20 m，胸徑80 cm，樹形美觀，主干通直，材質(zhì)優(yōu)良，適應(yīng)性廣，生長迅速，枝葉濃密，油綠常青，既是優(yōu)良用材、芳香油及藥用樹種，又是庭院綠化、行道樹、四旁植樹及培養(yǎng)嫁接肉桂砧木的良好樹種[1]。陰香在中國主要分布于海南、廣東、廣西、云南、四川等地，越南,印度尼西亞,菲律賓等國也有分布[2]。目前，陰香林分多以散生木或園林綠化樹為主，人工林栽培較少。

陰香的分布范圍較廣，利用價值高，目前對于陰香也有較多的研究，其中，張中華、李峰等對桂林巖溶地區(qū)陰香生態(tài)群落進行研究[3-8]發(fā)現(xiàn)，陰香種群年齡與胸徑呈線性相關(guān)；張鏡、劉發(fā)光、駱焱平等對陰香果實和葉提取精油、提取物抑菌活性方面開展研究[9-13]，進一步擴大陰香的加工利用空間；劉秀萍、劉淑明等對陰香苗木抗逆性研究結(jié)果表明，陰香具有較好的抗寒、抗?jié)?、抗旱能力[14-20]，而對其生長特性及生長歷程鮮見報道，更沒有樹齡長達32 a的生長規(guī)律研究。因此，深入了解成熟陰香樹種的生長規(guī)律，可為陰香人工林的經(jīng)營管理方案的制定以及陰香的發(fā)展利用提供科學依據(jù)，對加快陰香的推廣應(yīng)用也具有重要意義。

1 研究地概況

陰香人工純林林分位于廣西維都林場，地處北緯23°16′～26°29′、東經(jīng)108°24′～110°28′。具有典型的亞熱帶季風氣候特征，氣候溫和、雨量充沛。年均日照 1 325～1 734 h；平均年降水量 1 225～1 942 mm，4月下旬到8月下旬為雨季，是洪澇多發(fā)季節(jié)；年平均氣溫18.1～21.2 ℃。試驗地平均海拔150 m，土壤為砂頁巖紅壤，土層平均厚度80 cm以上。樣地陰香人工林是1980年春季采用實生苗造林，栽植株行距為3 m×2 m。栽培10 a后間隔一排作為綠化苗移走，株行距變?yōu)? m×4 m，保留林分以用材林作為培育目的。調(diào)查時林分保存密度為610株/hm2，林分郁閉度0.8。調(diào)查時林下植被較豐富，草本層主要有弓果黍(Cyrtococcumpatens)、漸尖毛蕨(Cyclosorusacuminata)、鳳尾蕨(Pteriscretica)、茅莓(Rubusparvifolius)，平均高度20 cm；灌木層主要有陰香幼樹(Cinnamomumburmannii)、小葉女貞(Ligustrumquihoui)，還零星分布有少量的水苧麻(Boehmeriamacrophylla)，平均高度為1.8 m。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

對32年生陰香人工純林進行調(diào)查，按照典型選樣原則，在林分內(nèi)布設(shè)3個具有代表性的標準樣地，每個樣地的面積為400 m2(20 m×20 m)。對標準樣地內(nèi)的林木進行每木檢尺，測量記錄胸徑、樹高、枝下高、冠幅等測樹因子，其中胸徑用胸徑尺測定，樹高用測高器測定。通過統(tǒng)計林木胸徑分布，計算出平均木胸徑的大小。

2.2 解析木測定

測定標準地內(nèi)林木的樹高和胸徑，求算林分平均胸徑和斷面積；樹高用測高器逐株測量，并繪制樹高生長曲線，以林分平均胸徑與樹高曲線上求得林分平均樹高。每個標準地選擇3株平均木作為解析木，按2 m區(qū)分段取圓盤帶回室內(nèi)。根據(jù)解析木的胸徑、樹高及材積的生長量，繪制生長曲線。

2.3 生長模型的擬合

分別將解析木的樹高、胸徑和材積同林分樹齡之間建立回歸方程，采用具有典型代表的邏輯斯蒂(logistic)模型、蘇馬克(schumacher)模型、坎派茲(compertz)模型、考爾夫(korf)模型、冪函數(shù)(power)模型、理查德(richards)模型6種經(jīng)驗方程進行擬合，分別選出樹高、胸徑和材積生長曲線中相關(guān)性R2最高、最小殘差平方和確定為最優(yōu)生長模型[21-23]。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003及SPSS 17.0數(shù)據(jù)處理軟件，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析處理。

3 結(jié)果與分析

研究林木的年齡與樹高、胸徑、材積之間的相關(guān)性，對于掌握該樹種在本地區(qū)的生長動態(tài)，制定有效的經(jīng)營措施，對提高森林資源的質(zhì)量和數(shù)量具有重要的現(xiàn)實意義。將陰香平均木進行樹干解析后，分別計算各株標準木的樹高、胸徑、材積的總生長量、連年生長量、平均生長量，最后取其平均值，結(jié)果見表1。

3.1 陰香人工林生長過程

3.1.1 樹高生長規(guī)律 對32年生陰香樹高的分析(表1和圖1)結(jié)果表明：陰香在32 a時單株樹高的總生長量達到17.6 m；樹高連年增長量在0～6 a逐年增加，第6年達到峰值，為0.90 m/a；6～32 a樹高生長速度總體趨勢下降，但是在20～30 a樹高的生長也出現(xiàn)一定幅度的增長；30 a之后，樹高的生長速度出現(xiàn)明顯的降低。而14～20 a處于低生長期，原因可能是由于林分之前的高生長在到第14年的時候林木已經(jīng)充分郁閉，林木之間的競爭相對強烈，林分正處在自然稀疏的生長階段，故在14～20 a時應(yīng)該通過間伐等經(jīng)營手段來維持林木和林分的快速生長。平均生長量曲線相對于連年生長量曲線要稍微穩(wěn)定，波動性較小，并且與連年生長曲線相交于第9年左右，此時的平均生長量最大，達到了0.75 m/a。由圖1還可以看出，在4～8 a 時樹高生長正處于最旺盛時期，此期間樹高的連年生長都在0.80 m/a以上，說明了陰香樹高的生長在此期間生長條件充足，對于水、肥、熱等因子以及自身之間的競爭很小。

表1 陰香人工林生長過程

3.1.2 胸徑生長規(guī)律 對32年生陰香的胸徑生長過程進行分析(表1和圖2)，結(jié)果表明，陰香單株的胸徑生長在樹齡達到32 a時，樹木的平均胸徑為32.55 cm。胸徑連年生長量總體呈先快后慢的趨勢，胸徑連年生長量在0.17～2.42 cm/a波動，胸徑連年生長峰值為2.42 cm/a出現(xiàn)在造林后第4年，0～4 a胸徑生長速度隨樹齡增長而增加，4～32 a胸徑連年生長量增長總體呈現(xiàn)隨樹齡增長而下滑的趨勢。平均生長量曲線同樣也呈現(xiàn)先是增長后下降的狀況，平均生長曲線與連年生長曲線相交于第6年，此時的平均生長量最大，最大值為2.02 cm/a，平均生長峰值出現(xiàn)的時間要晚于連年生長量峰約2 a，陰香在32 a里的平均生長量為1.02 cm/a。

從圖2中連年生長量曲線與平均生長量曲線還可以看出，陰香胸徑的生長在造林的早期相對較高，造林前2 a胸徑生長較為緩慢的原因可能是因為根系和葉的比重都較小，植株不能吸收足夠多的養(yǎng)分并合成自身的物質(zhì)。造林后第4年的時候，由于林木對環(huán)境的充分適應(yīng)，植株各個器官的不斷生長，植株對林地資源的利用率不斷提高，胸徑的生長進入第1個快速生長期。在第4～20年的時間段中，胸徑生長量呈逐年下降的趨勢，但是也維持著一個較高的生長速度(平均1.00 cm/a)，隨著林分的不斷郁閉以及林木本身對自然資源需求的不斷增強，個體之間的競爭不斷加強，在第20～32年林木的胸徑生長量增速出現(xiàn)明顯下滑，直至第32年時胸徑的連年生長量僅為0.17 cm/a。

3.1.3 材積生長規(guī)律 32年生陰香人工林材積生長規(guī)律見圖3。

對32年生陰香的材積的計算分析(表1和圖3)結(jié)果表明：陰香的總材積生長量隨樹齡的增加而增加，到第32年時陰香單株的總材積生長量達到0.539 m3；材積的連年生長量隨著樹齡的遞增先增長后下降，連年生長曲線出現(xiàn)一個明顯的峰值，峰值出現(xiàn)在造林后第22年，最大材積連年生長量可達0.035 m3/a；在0～22 a時段材積連年生長量不斷增長，在22～32 a總體出現(xiàn)隨著樹齡的再度增加而減少。材積的生長高峰期要比樹高、胸徑生長高峰期要晚16 a左右，10～30 a為材積快速增長期，第30年之后材積生長量的增速出現(xiàn)迅速的下滑，到第32年時材積的連年生長量僅為0.015 m3/a。連年生長量曲線與平均生長量曲線相交于32 a，由此可得，陰香人工林在第32年的時候達到材積數(shù)量成熟，這是確定林分可以進行采伐或者主伐的重要依據(jù)之一，此時的材積平均生長量達到最大值，為0.017 m3/a。

3.2 生長模型擬合

3.2.1 樹高、胸徑和材積生長模型的擬合 以2 a為1個齡級，分別將樹高、胸徑和材積生長量代入6種生長模型，經(jīng)SPSS 17.0處理，得到各因子與林齡的回歸方程。將樹高、胸徑及單株材積回歸方程相關(guān)決定系數(shù)R2最高、殘差平方和最小的模型作為最優(yōu)模型，結(jié)果見表2。

表2 樹高、胸徑和材積最優(yōu)生長模型

式中：A為林齡。

陰香人工林的樹高、胸徑測樹因子與林齡最優(yōu)回歸模型為理查德模型，擬合精度分別為 0.997 8、0.998 7，說明陰香人工林的樹高、胸徑與林齡存在密切的相關(guān)性，擬合的模型能夠很好地反映林木生長情況。材積的最優(yōu)模型是蘇馬克模型，擬合相關(guān)系數(shù)高達 0.997 9，殘差平方和僅為 0.001 1，擬合效果最好，說明陰香的材積隨著林齡的增加均勻遞增。

3.2.2 生長模型的驗證 通過建立陰香樹高、胸徑和材積與林齡的回歸方程可知,其相關(guān)性較高，擬合效果比較理想，為了進一步驗證陰香人工林生長模型的可靠性，將林齡帶入生長模型進行各測樹因子的預(yù)測，結(jié)果見表3。

表3 陰香人工林樹高、胸徑和材積生長模型檢驗

表3(續(xù))

由表3可知，實測值與預(yù)測值比較接近，各測樹因子不同林齡的殘差值均較小，預(yù)測值能很好的反應(yīng)林分生長情況，擬合的生長預(yù)估模型較科學，可以直接應(yīng)用于生產(chǎn)。

4 結(jié)論與討論

1) 32 a生陰香的樹高、胸徑和材積總生長量都是隨著陰香年齡的增長而增長，第32年時分別為17.6 m、32.55 cm和0.539 m3。樹高的與胸徑的生長在林木生長的前期(2～16 a)處于快速生長期，林木生長后期(16～30 a)樹高與胸徑的生長都處于較穩(wěn)定的階段，到30 a以后樹高與胸徑的生長基本已經(jīng)到達較穩(wěn)定的自然高度，樹高的連年生長量與胸徑的連年生長量急劇降低。陰香材積快速生長期處在林木生長的后期，與樹高和胸徑的生長截然不同。在林木生長前半段(0～16 a)陰香的材積生長雖然在不斷增加，但是總體而言速度較慢(0.009 m3/a)，此階段材積的累積量為0.146 m3，僅占材積總生長量的27.14%。林木生長后半段(16～30 a)才是材積增長的高峰期，平均為0.026 m3/a，為前者平均水平的2.8倍，32 a以后材積增長迅速下降。在32 a樹齡時材積平均生長量可達0.017 m3/a。陰香連年生長量曲線與平均生長量曲線相交于32 a，說明陰香人工林在第32年時達到材積數(shù)量成熟，從而確定陰香人工林的主閥年齡應(yīng)該為32 a。

2) 陰香生長規(guī)律回歸方程擬合中，樹高、胸徑與林齡回歸模型以理查德模型最優(yōu)，材積以蘇馬克模型為最優(yōu)，擬合相關(guān)系數(shù)R2均在0.997以上，殘差平方和較小，生長預(yù)估模型具有較高的精度，可應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中。

3) 研究發(fā)現(xiàn)陰香側(cè)枝生長能力很強，因此在以用材林為培育目的時要做好修枝工作，保證主干明顯；陰香在前16 a生長相對迅速，因此在該階段做好水肥管理，保證養(yǎng)分供給充足，對用材林培育具有重要作用；密度設(shè)置方面可以在初期密植，促進苗木高生長，減少側(cè)枝發(fā)育，生長過程中通過移栽、間伐等措施，減少競爭，保證林木有足夠的生長空間，獲得最大的生長蓄積。

致謝：感謝廣西大學及廣西國有維都林場對該論文資料的調(diào)查和撰寫提供幫助和支持,同時也非常感謝秦武明教授、蔣燚教授、曾輝高級工程師、呂曼芳、吳敏、江德侯及覃林海等各位同事的關(guān)心和支持。

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(責任編輯 韓明躍)

Studies on Growth Rhythm of 32 aCinnamomumburmanni

CHEN Wei-guo1，2

(1. Wei Duo State-Owned Forest Farm, Laibin Guangxi 546100, China; 2.Gao Feng State-Owned Forest Farm, Nanning Guangxi 530001, China)

By the stem analysis method, the growth rhythm of 32-year-oldCinnamomumburmanniplantation in Guangxi Weidu forest farms was analyzed. Base on the data of tree height, DBH, total volume growth and stand age, we established regressive equation and determined the optimum growth model. The results showed that the tree height, DBH and volume of the 32-year-oldCinnamomumburmanniwere 17.6 m, 32.55 cm and 0.539 m3, respectively. The annual increment of tree height was increase gradually in the first 6 years, and then reached the peak in the 6thyear, which was 0.90 m/a. After that, tree height gradually decreased with age. Also, DBH growth have the similar change rule, in which annual increment of DBH reached the peak in the 4thyear, with the value of 2.42 cm/a. What′s more, the annual increment of volume was increase first and then declining with age, the growth peak of which appeared in 22-year, with the value of 0.035 m3/a. The annual growth curve and average growth curve intersected in 32-year, thus we could determine the age of volume mature was 32 years. After fitting by growth regularities regression equation, we found that, among the regression models of tree height, DBH and forest age, Richard model was optimal, and SuMaKe model was optimal for volume, fitting correlation coefficientR2were all above 0.997, the sum of squared residuals was lesser, growth prediction model has higher accuracy.

Cinnamomumburmanni; forest plantation; growth regularity; regression model; Guangxi

2013-09-29

中央財政林業(yè)科技推廣項目[桂林辦科字(2013)8號]資助。

陳衛(wèi)國(1972—)，男，碩士，工程師。研究方向：森林培育理論與技術(shù)及營林管理。Email：chenwg218@163.com。

10.3969/j.issn.2095-1914.2014.04.012

S758.5

A

2095-1914(2014)04-0064-06