臭松次生林生長(zhǎng)規(guī)律研究

劉發(fā)林，曾思齊，劉 玉，歐陽(yáng)君祥

(1 中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2 國(guó)家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院,北京 100714)

臭松次生林生長(zhǎng)規(guī)律研究

劉發(fā)林1，曾思齊1，劉 玉1，歐陽(yáng)君祥2

(1 中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2 國(guó)家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院,北京 100714)

為臭松次生林經(jīng)營(yíng)提供技術(shù)指導(dǎo)，以汪清林業(yè)局臭松次生林為研究對(duì)象，以96棵解析木數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用5種模型分別模擬臭松胸徑、樹(shù)高、材積生長(zhǎng)并進(jìn)行模型選優(yōu)。結(jié)果表明：臭松胸徑、樹(shù)高、材積最優(yōu)生長(zhǎng)模型分別為Johnson Schumacher、Logistic、Bertalanffy；前30 a臭松胸徑生長(zhǎng)緩慢，30～60 a胸徑生長(zhǎng)速度最快，60 a后胸徑生長(zhǎng)小幅緩慢增加，100 a左右達(dá)最大，樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程與胸徑生長(zhǎng)規(guī)律基本一致；前40 a臭松材積總生長(zhǎng)量、平均生長(zhǎng)量、連年生長(zhǎng)量很小，40～70 a生長(zhǎng)加快，70～100 a生長(zhǎng)最快，100 a連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量均達(dá)最大，表明臭松林成熟年齡約100 a。

臭松次生林；生長(zhǎng)模型；生長(zhǎng)模擬

林木生長(zhǎng)是林分生長(zhǎng)規(guī)律研究的重要組成部分，是經(jīng)營(yíng)數(shù)表編制的基礎(chǔ)和森林經(jīng)營(yíng)措施實(shí)施的依據(jù)[1-4]，具有重要的理論和實(shí)踐意義。國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用解析木數(shù)據(jù)并運(yùn)用生長(zhǎng)分析法建立胸徑、樹(shù)高和材積生長(zhǎng)模型[5-7]，理論比較成熟，但臭松的生長(zhǎng)過(guò)程及生長(zhǎng)模型沒(méi)有報(bào)道。臭松Adiessibirica ledeb，學(xué)名西伯利亞冷杉，為常綠松科喬木，高達(dá)35 m，胸徑50 cm，國(guó)內(nèi)分布于黑龍江、松花江和烏蘇里江流域。臭松樹(shù)干通直，材質(zhì)好，可用作建筑、家具等用材，是我國(guó)東北林區(qū)重要的用材樹(shù)種和水源涵養(yǎng)樹(shù)種[8-9]。選取吉林汪清林區(qū)臭松次生林典型林分并設(shè)置樣地，分別選擇臭松優(yōu)勢(shì)木和平均標(biāo)準(zhǔn)木作為解析木，分析其生長(zhǎng)過(guò)程和模擬生長(zhǎng)模型，指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，以期為臭松次生林經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

汪 清 林 業(yè) 局 位 于 東 經(jīng) 129°56′～ 131°04′，北緯 43°05′～ 43°40′，屬長(zhǎng)白山系中低山丘陵區(qū)，海拔360～1 477 m，主要為暗棕色土、草旬土。屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫3.9 ℃，年平均降水量為547 mm。森林覆蓋率達(dá)95.4%，林地面積為299 729.1 hm2，其中有林地面積288 553.4 hm2。植物區(qū)系屬長(zhǎng)白山植物區(qū)系，植物種類(lèi)多，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜[10-12]，森林類(lèi)型主要為針闊混交林、闊葉混交林，主要樹(shù)種有紅松Pinus koraiensis Sieb.et Zucc、紅皮云杉Picea koraiensis、魚(yú)鱗云杉Picea jezoensis、臭松Abies nephrolepis、長(zhǎng)白落葉松Larix lgensis、水曲柳Fraxinus mandshurica Rupr、紫椴 Tilia amurensis、柞樹(shù)Quercus mongolica等為主。林分類(lèi)型以天然林為主，占全局總林地面積的93.4%，其中臭松次生林面積達(dá)3 800 hm2，蓄積約525 836 m3，是林業(yè)局主要針葉樹(shù)種之一，經(jīng)營(yíng)措施以多次伐和二次漸伐作業(yè)為主。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

在吉林汪清林區(qū)臭松次生林進(jìn)行踏查的基礎(chǔ)上選擇典型林分設(shè)置樣地，分林分密度設(shè)立14塊樣地（見(jiàn)表1）。記載起源、樹(shù)種、密度，測(cè)定胸徑、樹(shù)高，統(tǒng)計(jì)樹(shù)種組成、年齡分布，各樣地內(nèi)選擇并伐倒5株平均標(biāo)準(zhǔn)木作為解析木。以l m為區(qū)分段，10 a為齡階，共測(cè)定96株解析木（其中優(yōu)勢(shì)木和平均標(biāo)準(zhǔn)木分別26、70株）各齡階的胸徑、樹(shù)高、材積生長(zhǎng)數(shù)據(jù)。

表1 樣地情況?Table 1 Survey of sample plots

2.2 研究方法

應(yīng)用Excel對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選擇Logistic、Gompertz、Johnson Schumacher、Richards、Bertalanffy 5種模型[13]，利用Forstat軟件分別對(duì)臭松胸徑、樹(shù)高、材積生長(zhǎng)進(jìn)行模擬。

3 結(jié)果與分析

3.1 樹(shù)高、胸徑、材積生長(zhǎng)過(guò)程分析

不分優(yōu)勢(shì)木和平均標(biāo)準(zhǔn)木，統(tǒng)計(jì)臭松96株解析木胸徑、樹(shù)高和材積的生長(zhǎng)量，結(jié)果如圖1、圖2、圖3所示。前20 a臭松胸徑平均和連年生長(zhǎng)速率基本一致，從20 a開(kāi)始胸徑平均和連年生長(zhǎng)差異較大，表現(xiàn)為連年生長(zhǎng)量比平均生長(zhǎng)量大，一直持續(xù)到100 a左右。樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程與胸徑保持同樣的生長(zhǎng)規(guī)律。然而，前50 a材積總生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量緩慢，連年生長(zhǎng)量從40 a開(kāi)始增加，基本符合樹(shù)木生長(zhǎng)規(guī)律，50 a左右開(kāi)始材積生長(zhǎng)加速，50～80 a持續(xù)緩慢增加，80～100 a為材積生長(zhǎng)最大時(shí)期，然后材積生長(zhǎng)快速下降，表明臭松林于100 a左右成熟。

圖1 胸徑生長(zhǎng)過(guò)程Fig.1 Growth process of DBH

圖2 樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程Fig. 2 Growth process of hight

3.2 生長(zhǎng)模型選優(yōu)

以林木年齡為自變量（齡階為10 a），胸徑、樹(shù)高、材積總生長(zhǎng)量為因變量， 采用5個(gè)模型分別擬合臭松胸徑、樹(shù)高、材積生長(zhǎng)，結(jié)果如表2所示。

根據(jù)R2（決定系數(shù)）最大與Q殘（殘差平方和）最小的原則選取最優(yōu)生長(zhǎng)模型。從表2可知，臭松胸徑、樹(shù)高、材積最優(yōu)生長(zhǎng)模型分別為Johnson Schumacher、Logistic、Bertalanffy。

3.3 胸徑生長(zhǎng)模擬

對(duì)臭松優(yōu)勢(shì)木、平均標(biāo)準(zhǔn)木胸徑生長(zhǎng)分別采用Johnson Schumacher進(jìn)行擬合，結(jié)果見(jiàn)表3。

圖3 材積生長(zhǎng)過(guò)程Fig. 3 Growth process of volume

表2 臭松胸徑、樹(shù)高、材積生長(zhǎng)方程擬合結(jié)果Table 2 Fitting results of diameter, height, volume growth equations for Adiessibirica ledeb

生長(zhǎng)初期，臭松優(yōu)勢(shì)木、平均木的胸徑連年生長(zhǎng)差異不顯著，前30 a胸徑生長(zhǎng)較慢，30～60 a期間，臭松胸徑生長(zhǎng)速度最快，60 a后胸徑生長(zhǎng)速率小幅緩慢增加，100 a左右達(dá)到生長(zhǎng)最大，然后開(kāi)始下降。立地一致條件下同樹(shù)種優(yōu)勢(shì)木、平均木的生長(zhǎng)差異較大，同一年齡優(yōu)勢(shì)木的總生長(zhǎng)量比平均木胸徑大?？煽闯?，競(jìng)爭(zhēng)是影響人為干擾較少臭松林林木生長(zhǎng)的主要原因，因此，為促進(jìn)林分生長(zhǎng)，經(jīng)營(yíng)過(guò)程中可以適度撫育間伐[14-16]。

表3 臭松胸徑生長(zhǎng)擬合Table 3 Fitting results of diameter growth for Adiessibirica ledeb

3.4 樹(shù)高生長(zhǎng)模擬

采用Logistic模型擬合臭松優(yōu)勢(shì)木和平均木的樹(shù)高生長(zhǎng)，結(jié)果如表4所示，擬合精度達(dá)0.9以上。

表4 臭松樹(shù)高生長(zhǎng)擬合Table 4 Fitting results of height growth for Adiessibirica ledeb

幼齡期，臭松優(yōu)勢(shì)木、平均木的樹(shù)高連年生長(zhǎng)無(wú)明顯差異，前30 a樹(shù)高生長(zhǎng)較慢；0～60 a期間，臭松樹(shù)高生長(zhǎng)速度最快，60 a后樹(shù)高生長(zhǎng)緩慢持續(xù)增加，100 a左右達(dá)到生長(zhǎng)最大。

3.5 材積生長(zhǎng)模擬

利用Bertalanffy模型模擬臭松優(yōu)勢(shì)木、平均木材積生長(zhǎng)過(guò)程，結(jié)果如表5所示，擬合精度達(dá)0.9以上。

表5 臭松材積生長(zhǎng)擬合Table 5 Fitting results of volume growth for Adiessibirica ledeb

0～40 a期間，臭松優(yōu)勢(shì)木、平均木的材積總生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量很小，且差異不顯著，但平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量于40～50 a之間加速，40～70 a平均生長(zhǎng)量比連年生長(zhǎng)量增加快，70～100 a連年生長(zhǎng)量比平均生長(zhǎng)量增加快，100 a左右連年生長(zhǎng)和平均生長(zhǎng)達(dá)到最大，分別為0.012 92 m3、0.003 45 m3。

4 結(jié) 論

（1） 采 用 Logistic、Gompertz、Johnson Schumacher、Richards、Bertalanffy 5種 模 型 分別擬合臭松胸徑、樹(shù)高、材積生長(zhǎng)過(guò)程，根據(jù)決定系數(shù)最大與殘差平方和最小的原則進(jìn)行模型選優(yōu)。臭松胸徑、樹(shù)高、材積最優(yōu)生長(zhǎng)模型分別為Johnson Schumacher、Logistic、Bertalanffy。

（2）前30 a臭松胸徑生長(zhǎng)較慢，優(yōu)勢(shì)木、平均木的胸徑連年生長(zhǎng)差異不顯著，30～60 a臭松胸徑生長(zhǎng)速度最快，60 a后胸徑生長(zhǎng)速度小幅緩慢增加，約100 a胸徑生長(zhǎng)達(dá)最大值。樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程與胸徑生長(zhǎng)規(guī)律基本一致。同一立地條件相同年齡臭松優(yōu)勢(shì)木胸徑、樹(shù)高總生長(zhǎng)量比平均木大，表明競(jìng)爭(zhēng)是影響干擾較少臭松林木生長(zhǎng)的主要原因，因此，經(jīng)營(yíng)過(guò)程中實(shí)施適度撫育可促進(jìn)林分生長(zhǎng)。

（3）0～40 a臭松優(yōu)勢(shì)木、平均木的材積總生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量很小，于40～70 a開(kāi)始平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量增加明顯，但平均生長(zhǎng)量比連年生長(zhǎng)量增加快，70～100 a連年生長(zhǎng)量比平均生長(zhǎng)量增加快，100 a左右連年生長(zhǎng)和平均生長(zhǎng)均達(dá)最大，分別為0.012 92、0.003 45 m3，表明臭松林的成熟年齡約100 a。

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Study on growth rhythm of Adiessibirica ledeb secondary forest

LIU Fa-lin1, ZENG Si-qi1, LIU Yu1, OUYANG Jun-xiang2
(1. Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China;2. Academy of Forestry Inventory and Planning, Beijing 100714, China)

In order to provide technical guidance for Adiessibirica ledeb secondary forest management，based on the data of 96 parse tree, the DBH, height and volume growth of fi ve Adiessibirica ledeb secondary forests were simulated by using fi ve kinds of model and the fi ve optimal models were screened out. The results show that the optimal model of DBH, height and volume growth respectively were Johnson Schumacher, Logistic and Bertalanffy; in the fi rst 30 years, the DBH grew slow, from the 30th year to the 60th year the DBH grew with the fastest speed, 60 years later the DBH growth rate increased slowly and reached the maximum value when 100 years; the tree height growth was consistent with the growth pattern of DBH; in the fi rst 40 years, the total volume growth, average volume growth and annual volume increment growth were small, grew rapidly from 40th to 70th years and grew with the fastest speed from 70th to100th years, the average growth and annual increment growth reached the maximum at 100 years，It showed that the mature age of Adiessibirica ledeb was at about 100 years.

Adiessibirica ledeb secondary forest; growth model; growth simulation

S758

A

1673-923X(2014)07-0045-05

2014-03-20

國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)項(xiàng)目“天保工程區(qū)天然公益林撫育經(jīng)營(yíng)關(guān)鍵技術(shù)研究”（201204504）；湖南省教育廳項(xiàng)目 “天然次生林競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)規(guī)律研究”（13C1155）

劉發(fā)林（1975-），男，副教授，博士，從事森林經(jīng)理教學(xué)與科研工作；E-mail：liuf l 680@126.com

[本文編校：謝榮秀]