南亞熱帶珍稀瀕危樹(shù)種格木生長(zhǎng)規(guī)律研究

唐繼新，麻 靜，賈宏炎，曾 冀，雷淵才，蔡道雄，郝 建

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，廣西 憑祥 532600；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所，北京 100091)

南亞熱帶珍稀瀕危樹(shù)種格木生長(zhǎng)規(guī)律研究

唐繼新1,2，麻 靜1，賈宏炎1，曾 冀1，雷淵才2，蔡道雄1，郝 建1

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，廣西 憑祥 532600；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所，北京 100091)

應(yīng)用30年生格木人工林樹(shù)干解析資料，對(duì)珍稀瀕危樹(shù)種格木人工林的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行研究，結(jié)果表明：(1)林分中等木胸徑生長(zhǎng)量的速生期在7～25年，連年生長(zhǎng)量最高峰值在第15年，連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線(xiàn)在20～26年相交；林分優(yōu)勢(shì)木徑向生長(zhǎng)的速生期在5～28年，連年生長(zhǎng)量的最高峰值在第11年，平均生長(zhǎng)量的峰值在18～19年。(2)林分中等木樹(shù)高生長(zhǎng)的速生期在第4～21年，連年生長(zhǎng)量的最高峰值在第7年，平均生長(zhǎng)量的峰值在第8年，平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量曲線(xiàn)在8～21年多次相交；林分優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高生長(zhǎng)的速生期在4～20年，連年生長(zhǎng)量的最高峰值在第4年,平均生長(zhǎng)量的峰值在第9年，平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量在9～16年多次相交。(3)中等木與優(yōu)勢(shì)木的材積速生期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，生長(zhǎng)潛力大，直至第30年時(shí)仍未達(dá)數(shù)量成熟。(4)心材形成的起始樹(shù)齡和起始樹(shù)干去皮直徑分別為12.2年、7.73cm。(5)林分中等木胸徑、樹(shù)高和材積的最優(yōu)擬合方程分別為Gompertz、Richards、Richards方程，其調(diào)整后的擬合優(yōu)度均≥0.978 691，擬合效果顯著；林分優(yōu)勢(shì)木胸徑、樹(shù)高、材積的最優(yōu)擬合模型分別為Schumacher、Richards、Richards方程。(6)利用Adobe Acrobat 軟件距離工具進(jìn)行樹(shù)干解析測(cè)定，具有測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)、效率高、成本低及復(fù)測(cè)易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于傳統(tǒng)手工測(cè)量方式是一種較好的新途徑。

格木；樹(shù)干解析；心材；生長(zhǎng)規(guī)律；Adobe Acrobat 軟件；測(cè)量工具

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)珍優(yōu)闊葉材基本取自天然林，長(zhǎng)期過(guò)量的采伐天然林不僅對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響日益突出，也使天然林存量資源嚴(yán)重不足[1]，尤其自天然林保護(hù)工程實(shí)施后,大徑級(jí)珍優(yōu)闊葉材供需失衡的結(jié)構(gòu)性矛盾更為凸顯，消耗巨額外匯從東南亞、美國(guó)、南非等地進(jìn)口原木，已成近十年大徑級(jí)原木供給的主要途徑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2010年原木進(jìn)口量已達(dá)1.84億m3(其中大徑級(jí)珍貴用材0.34億m3)，原木進(jìn)口已占全球原木貿(mào)易總量的1/3[2]；一些國(guó)家考慮到自身的利益和國(guó)際環(huán)保組織的壓力,已逐漸限制或禁止原木出口[3]，我國(guó)木材安全形勢(shì)日益嚴(yán)峻[2]。因此，要從根源上解決我國(guó)大徑級(jí)原木供需失衡的結(jié)構(gòu)性矛盾、緩解天然林保護(hù)的壓力、增加珍優(yōu)闊葉材的戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備及提高我國(guó)的國(guó)際聲譽(yù)，調(diào)整目前用材林的樹(shù)種結(jié)構(gòu)、加速珍優(yōu)闊葉材的培育及深化珍優(yōu)闊葉材的經(jīng)營(yíng)技術(shù)研究具有重要戰(zhàn)略意義。格木Erythrophleum fordii Oliv.又名孤墳柴、斗登風(fēng)、赤葉木,屬蘇木科格木屬，是我國(guó)二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的珍稀瀕危植物之一[4]，天然分布于我國(guó)廣西、廣東、福建和臺(tái)灣省區(qū),及越南和老撾等地，為熱帶典型的珍貴闊葉用材樹(shù)種，其木材具有材質(zhì)細(xì)膩、防蟲(chóng)駐、耐腐蝕、比重高、堅(jiān)硬、心邊材區(qū)分明顯等特點(diǎn)，是高檔家具和木質(zhì)工藝品的優(yōu)質(zhì)原料[5-7]。目前已有學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了種子處理、育苗、造林技術(shù)、群落學(xué)特征、瀕危機(jī)制及保護(hù)對(duì)策、光合作用響應(yīng)等生物學(xué)特性研究[8-9]，但有關(guān)該樹(shù)種胸徑、樹(shù)高、材積、形數(shù)的生長(zhǎng)規(guī)律，尤其是心材的變化規(guī)律，目前尚未見(jiàn)報(bào)道。本文依據(jù)中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心(下文簡(jiǎn)稱(chēng)熱林中心)格木試驗(yàn)人工林樹(shù)干解析的資料,對(duì)其生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行研究分析,旨在為格木大徑材的培育、經(jīng)營(yíng)、心材的利用、以及目標(biāo)樹(shù)最佳培育徑級(jí)的確定等提供科學(xué)的依據(jù)。

1 樣地概況

試驗(yàn)樣地位于廣西憑祥市熱林中心白云實(shí)驗(yàn)場(chǎng)(22°6′35″N，106°48′01″E)，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，干濕季明顯，太陽(yáng)總輻射強(qiáng)，全年日照時(shí)數(shù)1 218～1 620h，年均氣溫21.5℃，≥10℃積溫7 098℃，最熱月平均氣溫27.2℃，最冷月平均氣溫12.7℃，極端最低氣溫-0.5℃，年均降雨量1 379.4mm，年蒸發(fā)量1 370.2mm。海拔250m，屬低山丘陵，坡向?yàn)槲鞅?；土壤為花崗巖發(fā)育而成的赤紅壤，土層較厚，腐殖質(zhì)層厚度3～5cm，(馬尾松樹(shù)種的)立地指數(shù)為20。調(diào)查對(duì)象為格木試驗(yàn)人工純林，造林時(shí)間1982年春，造林苗木為裸根實(shí)生苗，造林密度2 500 株/hm2，第7年透光伐后保留密度1 800 株/hm2；林分分別于第11、16、21、28年歷經(jīng)4次強(qiáng)度為30％～35％的撫育間伐，現(xiàn)林分立木株數(shù)密度、郁閉度分別為390株/hm2和0.85；林下植被主要有格木幼樹(shù)、杜莖山Maesa japonica、玉葉金花 Mussaenda pubuscens、三叉苦Evodia lepta、大青Clerodendrum cyrtophyllum、五節(jié)芒Miscanthus fl oridulus、金毛狗Cibotium barometz等。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

在30年生的格木試驗(yàn)人工純林(面積5.0hm2)中，按坡位、坡向等基本相近處均勻布設(shè)5個(gè)20m×20m臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地喬木層進(jìn)行每木檢尺；由于格木為我國(guó)重點(diǎn)保護(hù)的珍稀瀕危樹(shù)種，現(xiàn)存資源極少，尤其是面積連片(≥1hm2)30年生之上的非幼齡人工林，國(guó)內(nèi)僅存熱林中心1處[6]。為保護(hù)試驗(yàn)林及降低采樣破壞，故對(duì)格木樹(shù)種的生長(zhǎng)過(guò)程研究,未按樹(shù)干解析的常規(guī)要求采伐大量解析木，而僅在樣地周?chē)戳帜旧L(zhǎng)分級(jí)法劃分的優(yōu)勢(shì)木、中等木和被壓木的三個(gè)林木等級(jí)[10]中各選取2～3株標(biāo)準(zhǔn)木，以2m區(qū)分段進(jìn)行樹(shù)干解析；5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地林分平均胸徑分別為23.4、23.3、22.1、21.6、21.9cm，總平均胸徑為22.4cm，5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地林木總的徑級(jí)(徑階)分布及解析木如表1所示。

2.2 研究方法

2.2.1 數(shù)據(jù)的采集與處理

對(duì)經(jīng)刨光和標(biāo)記南北直徑線(xiàn)的圓盤(pán)樣品，先用高清掃描儀掃描圖像，然后用Adobe Acrobat 7.0 Professional軟件打開(kāi)掃描的圖像，再用其軟件菜單中的“工具(T)/圖畫(huà)標(biāo)記(U)/線(xiàn)條工具(L)”標(biāo)記圓盤(pán)直徑線(xiàn)上各年齡直徑對(duì)應(yīng)的端點(diǎn)，最后用其軟件菜單中的“工具(T)/測(cè)量工具(M)/距離工具(D)”進(jìn)行測(cè)量。距離測(cè)量具體的過(guò)程：打開(kāi)Adobe Acrobat 7.0 Professional軟件“距離工具(T)”的操作界面，在“縮放率”的選項(xiàng)框中選擇“1cm=1cm”的縮放率；勾選“測(cè)量標(biāo)記”，并填寫(xiě)圓盤(pán)各年齡測(cè)量直徑對(duì)應(yīng)的“批注”信息，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圓盤(pán)各年齡直徑線(xiàn)所需測(cè)量的直徑端點(diǎn)，即可完成各年齡對(duì)應(yīng)直徑的測(cè)量，在完成各年齡對(duì)應(yīng)直徑的測(cè)量后，最后利用“距離工具”中的“數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能”將數(shù)據(jù)導(dǎo)出至Excel。測(cè)量數(shù)據(jù)為圓盤(pán)東西和南北向的帶皮直徑(diameter outside bark,DO)、去皮直徑(xylem diameter,XD)、心材直徑(heartwood diameter,HD)、心材年輪數(shù)(heartwood ring number,HRN)和圓盤(pán)形成層年輪(cambial age,CA)[11]；各齡階去皮直徑(或心材直徑)取圓盤(pán)截面東西和南北向的均值，各齡階總邊材寬度(total sapwood width,TSW)為樹(shù)干圓盤(pán)截面去皮直徑與心材直徑的差，各齡階的樹(shù)高基于圓盤(pán)斷面高及生長(zhǎng)到該斷面高所需年齡數(shù)(即形成層年輪數(shù))按內(nèi)插法求算，各齡階的去皮材積及心材材積以中央?yún)^(qū)分段法求算[12]；林分各徑級(jí)林木平均的胸徑、樹(shù)高和材積(或心材材積)，取標(biāo)準(zhǔn)地對(duì)應(yīng)徑級(jí)林木的加權(quán)平均值。

表1 5塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)林木的徑級(jí)分布及解析木情況Table 1 The total distribution of tree diameter classes and the information of analytic trees in the 5 standard plots

2.2.2 生長(zhǎng)方程的擬合

對(duì)林分生長(zhǎng)因子回歸擬合采用的軟件為Eviews 6.0，其中心材變化規(guī)律、圓盤(pán)帶皮與去皮直徑的回歸模擬選用一元線(xiàn)性回歸模型，對(duì)林分中等木與優(yōu)勢(shì)木的胸徑、樹(shù)高和材積的回歸擬 合 采 用 Logistic、Gompertz、Richards、Korf、Mitscheerlich、Schumacher和Weibull方 程；非線(xiàn)性擬合方程的評(píng)價(jià)指標(biāo)為調(diào)整后的擬合優(yōu)度(adjusted R2 statistic,R2a)、殘差平方和(sum of squared residuals,SSR)、殘差標(biāo)準(zhǔn)誤差(standard error of the regression,SE)、參數(shù)估計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)誤差(Standard error of the estimate)，線(xiàn)性擬合方程的評(píng)價(jià)指標(biāo)為R2a、F統(tǒng)計(jì)值的顯著性水平(Prob(F-statistic),Prob.)[13]。擬合回歸方程公式分別如下：

方程(1)～(5)為理論方程，其中：A表示林木的生長(zhǎng)極值參數(shù)，B表示與初始值有關(guān)的參數(shù)(或生長(zhǎng)速率參數(shù))，C表示生長(zhǎng)速率參數(shù)(或與同化作用冪指數(shù)相關(guān)參數(shù))，T為林齡；方程(6)～(7)為經(jīng)驗(yàn)方程，其中：A為林木生長(zhǎng)的上漸近值，B為隨機(jī)參數(shù)，C為尺度參數(shù)，D為形狀參數(shù)，T為林齡[12,14-15]；方程(8)～(9)為線(xiàn)性方程，其a、b為隨機(jī)參數(shù)。

3 結(jié)果與分析

格木林分中等木胸徑、樹(shù)高、材積和實(shí)驗(yàn)形數(shù)的生長(zhǎng)過(guò)程，其結(jié)果如表2所示。

3.1 生長(zhǎng)過(guò)程分析

3.1.1 胸徑生長(zhǎng)過(guò)程分析

由表2和圖1分析可知：在造林初期格木幼樹(shù)的徑向生長(zhǎng)極緩慢，直至第4年其中等木(去皮的)的胸徑總生長(zhǎng)量?jī)H有0.42cm，且前7年平均胸徑小于3cm。林木個(gè)體生長(zhǎng)的差異，在第4～5年不顯著，但在第6～10年開(kāi)始顯現(xiàn)，且在第11～30年逐步增大，此結(jié)果與范少輝等人對(duì)小黑楊的研究結(jié)果[16]類(lèi)似。此表明：隨著林齡的增長(zhǎng)，林木生長(zhǎng)對(duì)空間及養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步增強(qiáng)，由占有資源的不同而導(dǎo)致生長(zhǎng)的差異[16]。

由圖2和表2分析可知：(1)格木林分中等木徑向生長(zhǎng)的速生期在7～25年(此階段內(nèi)其連年生長(zhǎng)量均≥0.70cm，明顯高于其它階段連年生長(zhǎng)量)，連年生長(zhǎng)量在第15年達(dá)最高峰值(1.22cm)，并在第25年后趨于減緩(其連年生長(zhǎng)量均≤0.69cm)；連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量在20～26年間兩次相交，徑向平均生長(zhǎng)量的峰值(0.76cm)在22～25年。(2)優(yōu)勢(shì)木徑向生長(zhǎng)的速生期在5～28年(此階段的連年生長(zhǎng)量均≥0.74cm)，連年生長(zhǎng)量的最高峰值在第11年(＞1.60cm)，連年生長(zhǎng)量在第19年后趨緩；連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量在18～22年間兩次相交，徑向平均生長(zhǎng)量的峰值在18～19年(3)優(yōu)勢(shì)木、中等木的徑向生長(zhǎng)均呈多峰狀，二者的生長(zhǎng)趨勢(shì)基本一致，但前者平均生長(zhǎng)量的峰值較后者早4～7年。(4)氣象因子為影響優(yōu)勢(shì)木生長(zhǎng)的外在關(guān)鍵因子，但撫育間伐的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)、林分生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定和林地微生物的多樣性等因子亦對(duì)其生長(zhǎng)有影響。如：在優(yōu)勢(shì)木的速生期內(nèi)，其第7、8、10、14年(即1988、1989、1991、1995年)的生長(zhǎng)狀況與對(duì)應(yīng)年份的氣候“異常干旱”記錄吻合，但其第12、15年(即1993、1996年)的生長(zhǎng)表現(xiàn)則較為復(fù)雜，難以用氣象或間伐經(jīng)營(yíng)活動(dòng)等單一因素進(jìn)行解釋。(5)在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中(除部分年份)，優(yōu)勢(shì)木的連年生長(zhǎng)量明顯高于中等木的連年生長(zhǎng)量，二者連年生長(zhǎng)量的最大差值(1.0cm)在第11年。

表2 格木人工林中等木生長(zhǎng)過(guò)程Table 2 Growth process of intermediate tree of Erythrophleum fordiiOliv.plantation

圖1 胸徑總生長(zhǎng)過(guò)程曲線(xiàn)Fig.1 Growth of DBH

圖2 胸徑連年生長(zhǎng)與平均生長(zhǎng)曲線(xiàn)Fig.2 Growth curve of current annual increment and mean annual increment of DBH

3.1.2 樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程分析

由圖3分析可知：前7年林木個(gè)體間樹(shù)高生長(zhǎng)的差異極小，第8年后生長(zhǎng)差異略有顯現(xiàn)，但相對(duì)胸徑生長(zhǎng)的差異而言，樹(shù)高生長(zhǎng)的差異相對(duì)較小。

圖3 樹(shù)高總生長(zhǎng)過(guò)程Fig.3 The growth process of tree height

由表2和圖4綜合分析可知：(1)中等木樹(shù)高生長(zhǎng)的速生期主要在4～21年(該階段內(nèi)的連年生長(zhǎng)量均≥0.55m，顯著高于其它階段連年生長(zhǎng)量)，連年生長(zhǎng)量的最高峰值(1.55m)在第7年，在第21年后生長(zhǎng)趨緩(連年生長(zhǎng)量均≤0.31m)；樹(shù)高平均生長(zhǎng)量的峰值(0.85m)在12～13年。(2)優(yōu)勢(shì)木高生長(zhǎng)的速生期在4～20年，連年生長(zhǎng)量的最高峰值(＞1.6m)在第4年,平均生長(zhǎng)量的峰值在第9年。(3)前3年優(yōu)勢(shì)木與中等木的高生長(zhǎng)均較緩慢(其年均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量?jī)H略高于0.4m)，第3年后二者的連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量均多次相交，呈多峰狀。(4)在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中(除部分年份)，優(yōu)勢(shì)木的連年生長(zhǎng)量明顯高于中等木的連年生長(zhǎng)量，二者連年生長(zhǎng)量最大的差值(＞0.8m)在第4年。

圖4 樹(shù)高連年生長(zhǎng)與平均生長(zhǎng)曲線(xiàn)Fig.4 Growth curve of currement annual increment and mean annual increment of tree height

3.1.3 材積生長(zhǎng)過(guò)程分析

由圖5分析可知：前10年林分平均單株材積的生長(zhǎng)總量極小；在前8年林木個(gè)體單株材積生長(zhǎng)無(wú)差異，而直至第9～10年其生長(zhǎng)的差異才顯現(xiàn)；此后隨著林齡的增長(zhǎng)林木個(gè)體材積生長(zhǎng)的差異逐步增大，此與胸徑生長(zhǎng)的變化趨勢(shì)規(guī)律類(lèi)似。

圖5 材積生長(zhǎng)總過(guò)程Fig.5 The growth process of volume

由表2和圖6分析可知：在前8年，林分中等木與優(yōu)勢(shì)木的材積生長(zhǎng)均極緩慢，但第9年后開(kāi)始快速遞增；在第15～30年，中等木與優(yōu)勢(shì)木材積的連年生長(zhǎng)量均高于0.01m3，且在第28年均達(dá)最高峰值；在第8年后，中等木與優(yōu)勢(shì)木的平均生長(zhǎng)量一直呈平穩(wěn)的增長(zhǎng)；直至第30年，材積的生長(zhǎng)仍未達(dá)數(shù)量未成熟，表明該樹(shù)種的生長(zhǎng)潛力大、經(jīng)營(yíng)周期長(zhǎng)；第8年后，優(yōu)勢(shì)木的連年生長(zhǎng)量明顯高于中等木的連年生長(zhǎng)量，二者連年生長(zhǎng)量的最大差值在第28年。

圖6 材積連年生長(zhǎng)與平均生長(zhǎng)曲線(xiàn)Fig.6 Growth curve of current annual increment and mean annual of volume

3.1.4 實(shí)驗(yàn)形數(shù)變化分析

由表2分析可知：在前11年，格木中等木的實(shí)驗(yàn)形數(shù)隨樹(shù)齡的增加而降低,但在第11年后趨于穩(wěn)定狀態(tài)(0.31 ～0.33)，中齡階段格木的實(shí)驗(yàn)形數(shù)值遠(yuǎn)低于我國(guó)主要闊葉喬木樹(shù)種的平均實(shí)驗(yàn)形數(shù)值(0.40)[12]。

3.1.5 心材的變化分析

表3 中等木心材沿樹(shù)干高度生長(zhǎng)過(guò)程表Table 3 The growth of heart wood of intermediate tree with tree height

圖7 中等木心材直徑、總邊材寬度隨樹(shù)高的變化Fig.7 Ghanges in mean values of xylem diameter(XD),Heartwood(HD)and total sapwood width(TSW)with tree height of intermediate tree

3.2 生長(zhǎng)過(guò)程模擬及預(yù)測(cè)

3.2.1 帶皮直徑與去皮直徑的回歸擬合

由表4分析可知，格木帶皮直徑(XD)與去皮直徑(DO)呈極顯著的一元線(xiàn)性關(guān)系；在一元線(xiàn)性的擬合模型中，帶常數(shù)項(xiàng)的模型模擬效果較好。

表4 樹(shù)干去皮直徑與帶皮直徑的一元線(xiàn)性回歸模型Table 4 One liner regression models of the diameter outsidebark and the xylem diameter

3.2.2 胸徑、樹(shù)高、單株材積的生長(zhǎng)回歸擬合及預(yù)測(cè)

由表5分析可知：(1)在對(duì)林分中等木胸徑、樹(shù)高和材積的眾多回歸擬合模型中，最優(yōu)的擬合方程分別為Gompertz、Richards、Richards方程，各因子調(diào)整后的擬合優(yōu)度均≥0.978691，且殘差平方和與剩余標(biāo)準(zhǔn)差較小，模型的擬合效果較好，模型的參數(shù)估計(jì)值A(chǔ)表明：在現(xiàn)有的林分立地水平及經(jīng)營(yíng)密度下，林分中等木(去皮)胸徑、樹(shù)高、材積的生長(zhǎng)極值分別為25.2cm、21.6m、0.765 95m3，在林分的后續(xù)經(jīng)營(yíng)中，唯有適時(shí)調(diào)整林分的立木密度，并改善林分土壤的肥力，才可獲取更高的林分平均生長(zhǎng)量。(2)對(duì)林分優(yōu)勢(shì)木胸徑、樹(shù)高、材積的最優(yōu)擬合模型分別為Schumacher、Richards、Richards方程，各因子的調(diào)整后的擬合優(yōu)度均≥0.970 897，參數(shù)估計(jì)值A(chǔ)表明：在現(xiàn)有立地水平下，若不改善林分土壤的狀況，林分優(yōu)勢(shì)木(去皮)胸徑、樹(shù)高、材積的生長(zhǎng)極值分別為47.5cm、23.5m、1.46 648m3。

表5 格木生長(zhǎng)量與年齡關(guān)系的最優(yōu)回歸模擬模型?Table 5 Best fitting models of DBH,tree height and individual volume with age

3.2.3 心材的生長(zhǎng)回歸擬合

當(dāng)樹(shù)木達(dá)到一定年齡或直徑后,其邊材就以相對(duì)穩(wěn)定的速率形成心材[11]。由表6分析可知：格木樹(shù)種的心材年輪數(shù)與形成層年齡、心材直徑與去皮直徑都呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(P=0.000 0)，心材直徑與圓盤(pán)高度成極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P=0.000 0)；形成層年齡能夠解釋92％之上的心材年輪數(shù)變化，去皮直徑能解釋92％以上的心材直徑變化；心材形成速率達(dá)0.941 7 a-1，與以往有關(guān)研究結(jié)果相吻合(0.5～1.0 a-1)[11]，心材形成的起始樹(shù)齡和起始樹(shù)干去皮直徑分別為12.2 a、7.73cm。

表6 格木心材線(xiàn)性回歸模型?Table 6 Liner regression models of heartwood

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

(1)本研究格木林分第23年的生長(zhǎng)狀況(平均的去皮胸徑、樹(shù)高分別為17.4cm、17.3m)與越南的同齡格木人工林(平均的胸徑、樹(shù)高分別為18.8cm、14.8m)[17]相比，兩地格木的徑向生長(zhǎng)水平基本相同，但與格木天然林的生長(zhǎng)相比，本研究30年生林分的生長(zhǎng)狀況(胸徑值為22.5cm)與魏識(shí)廣等人[18]對(duì)廣東鼎湖山格木天然林40年生時(shí)的研究結(jié)果(胸徑值為23cm)相近。表明適當(dāng)?shù)慕?jīng)營(yíng)措施可較好地促進(jìn)格木的生長(zhǎng)，并縮短林木的成熟期。

(2)在全光下，以常規(guī)苗木(高度在0.3～0.5m)新造的格木純林,其前3年的生長(zhǎng)極緩慢,并極易受雜草和灌木的干擾,為促進(jìn)格木幼樹(shù)更好的生長(zhǎng)，造林前3年的撫育除草極為重要[16]，因此為使格木幼樹(shù)更好的生長(zhǎng)，并減少其撫育鏟草投入的成本，對(duì)比開(kāi)展常規(guī)苗木與大苗(高度在0.5～1.0m)的不同造林技術(shù)研究具有重要實(shí)踐意義；此外，結(jié)合格木樹(shù)種的生長(zhǎng)特性，在其徑向生長(zhǎng)的速生期適時(shí)對(duì)林分進(jìn)行撫育間伐，是保證林木快速生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分和空間關(guān)鍵措施。

(3)受蟲(chóng)害影響，格木純林頂芽交換頻繁，樹(shù)干分叉現(xiàn)象普遍[6]，這不僅干擾了林木的正常生長(zhǎng)，亦影響了林木的干形。故今后，加強(qiáng)格木純林的近自然化改造，探索格木樹(shù)種與其它樹(shù)種的混交栽培、目標(biāo)樹(shù)經(jīng)營(yíng)及其修枝整形的理論研究，對(duì)格木人工林的健康、穩(wěn)定、可持續(xù)經(jīng)營(yíng)、高價(jià)值無(wú)節(jié)大徑材的培育和林分立地生產(chǎn)力的提高，具有重要的理論和實(shí)踐意義。

(4)格木林分經(jīng)營(yíng)周期遠(yuǎn)比速生類(lèi)人工林的經(jīng)營(yíng)周期長(zhǎng)，直至第30年材積生長(zhǎng)仍遠(yuǎn)未達(dá)數(shù)量成熟。根據(jù)格木樹(shù)種的生物學(xué)特性，開(kāi)展其與中短輪伐期類(lèi)樹(shù)種(如：松、桉類(lèi)樹(shù)種)的混交試驗(yàn)，是探索格木人工林長(zhǎng)期效益與短期效益有機(jī)結(jié)合及可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的有效途徑。

(5)相對(duì)解析木的傳統(tǒng)手工測(cè)量方式，利用Adobe Acrobat 軟件的測(cè)量工具，不僅可獲取的信息多、精準(zhǔn)、效率高(個(gè)人可完成測(cè)量和數(shù)據(jù)記錄的所有工作)、復(fù)測(cè)易于實(shí)現(xiàn)，而且成本低廉。因此，利用Adobe Acrobat 軟件進(jìn)行解析木測(cè)定是一種較好的新途徑。

4.2 結(jié) 論

(1)格木幼林郁閉前的徑向生長(zhǎng)極緩慢，郁閉后開(kāi)始增速。林分中等木徑向的速生期在7～25年，連年生長(zhǎng)量的最高峰值在第15年，平均生長(zhǎng)量的峰值在22～25年，連年生長(zhǎng)量曲線(xiàn)與平均生長(zhǎng)量曲線(xiàn)在20～26年間相交。林分優(yōu)勢(shì)木徑向生長(zhǎng)的速生期在5～28年，連年生長(zhǎng)量的最高峰值在第11年，平均生長(zhǎng)量的峰值在18～19年。

(2)格木中等木高生長(zhǎng)的速生期在4～21年，連年生長(zhǎng)量的最大峰值在第7年，平均生長(zhǎng)量的峰值在第8年。優(yōu)勢(shì)木高生長(zhǎng)的速生期在4～20年，連年生長(zhǎng)量的最高峰值在第4年，平均生長(zhǎng)量的峰值在第9年。

(3)格木心材形成的起始林齡和起始樹(shù)干去皮直徑分別為12.2 a、7.73cm，30年生格木可用的心材量較小。

(4)格木中等木胸徑、樹(shù)高和材積的最優(yōu)擬合方程分別為Compertz、Richards、Richards方程，其調(diào)整后的擬合優(yōu)度均≥0.978 691，擬合效果較好。林分優(yōu)勢(shì)木胸徑、樹(shù)高、材積的最優(yōu)擬合模型分別為Schumacher、Richards、Richards方程。

(5)在格木生長(zhǎng)的過(guò)程中(除部分年份外)，優(yōu)勢(shì)木徑向生長(zhǎng)與樹(shù)高生長(zhǎng)的連年生長(zhǎng)量顯著高于中等木的連年生長(zhǎng)量；直至第30年，中等木與優(yōu)勢(shì)木的材積生長(zhǎng)均仍未達(dá)數(shù)量成熟。

[1] 蔡道雄,賈宏炎,盧立華,等.我國(guó)南亞熱帶珍優(yōu)鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)種大徑材人工林的培育[J].林業(yè)科學(xué)研究,2007,20(2)：165-169.

[2] 許傳德.略論閩、粵、桂木材戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備基地建設(shè)的先導(dǎo)性[J].林業(yè)經(jīng)濟(jì),2012,(6)：28-30.

[3] 黎云昆.論我國(guó)珍貴用材樹(shù)種資源的培育[J].綠色中國(guó),2005,(16)：24 -28.

[4] 黃忠良,郭貴仲,張祝平.漸危植物格木的瀕危機(jī)制及其繁殖特性的研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào),1997,17(6)：671-676.

[5] 趙志剛,郭俊杰,沙 二,等.我國(guó)格木的地理分布與種實(shí)表型變異[J].植物學(xué)報(bào)2009,44(3)：338 -344.

[6] 趙志剛.珍稀瀕危樹(shù)種格木生物學(xué)保護(hù)研究[D].北京：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院,2011.

[7] 趙志剛,郭俊杰,曾 杰,等.瀕危樹(shù)種格木天然群體自由授粉子代苗期生長(zhǎng)變異[J].植物研究,2011,31(1)：100-104.

[8] 李勝?gòu)?qiáng),許建新,陳 波,等.珍稀植物格木的研究進(jìn)展[J].廣東林業(yè)科技,2008,24(6)：61-64.

[9] 申文輝,李志輝,彭玉華,等.格木不同種源光合作用光響應(yīng)分析研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2014,34(6)：13 -18.

[10] 譚 俊,劉 志.林木生長(zhǎng)分級(jí)理論在航空像片林分測(cè)定中的應(yīng)用[J].遼寧林業(yè)科技,1992,(5)：19-22.

[11] 王興昌,王傳寬,張全智,等.東北主要樹(shù)種心材與邊材的生長(zhǎng)特征[J].林業(yè)科學(xué),2008,44(5)：102-108

[12] 孟憲宇.測(cè)樹(shù)學(xué)(第3版)[M].北京：國(guó)林業(yè)出版社,2006.

[13] 王中昭,李麗明.計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)及例題分析(第1版)[M].廣西科學(xué)技術(shù)出版社，2005.

[14] 段愛(ài)國(guó),張建國(guó),童書(shū)振.6種生長(zhǎng)方程在杉木人工林林分直徑結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用[J].林業(yè)科學(xué)研究,2003,16(4)：423-429.

[15] 彭舜磊,王得祥.火地塘林區(qū)鐵杉生長(zhǎng)規(guī)律研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2008,36(4)：83-88.

[16] 范少輝,馮慧想,張 群,等.華北沙地小黑楊人工林生長(zhǎng)特性[J].林業(yè)科學(xué),2008,44(3)：29-33.

[17] Sein,C.C.,Mitl?hner,R.Erythrophloeum fordii Oliver：ecology and silviculture in Vietnam[M].Newyork：Center for International Forestry Research(CIFOR),2011.

[18] 魏識(shí)廣,李 林,劉海崗,等.鼎湖山格木種群動(dòng)態(tài)分析[J].生態(tài)環(huán)境,2008,17(1)：285-289.

Study on the growth law of a rare and endangered tree species of Erythrophleum fordii in south subtropical Area of China

TANG Ji-xin1,2,MA Jing1,JIA Hong-yan1,ZENG Ji1,LEI Yuan-cai1,CAI Dao-xiong1,HAO Jian1
(1.Experimental Center of Tropical Forestry,CAF,Pingxiang 532600,Guangxi,China;2.Research Institute of Forest Resources Information Techniques,CAF,Beijing 100091,China)

Based on the material of stem analysis of standard plots of 30-year-old Erythrophleum fordii Oliv plantation,growth regularity of the plantation was studied.The results showed that(1)About the intermediate tree,the fast-growing period of annual increment of DBH was during 7th～25th year,the growth of annual increment of DBH reached the peak in the 15th year,and it has intersected with the curve of average growth several times during the 20th～26th year.To the dominant tree,the fast-growing period of annual increment of DBH was during 5th～28th year,the growth of annual increment of DBH reached the peak in the 11th year,the highest value of average growth of DBH was during the 18th～19h year.(2)To the intermediate tree,the fast growing period of annual increment of tree height was during the 4th～21th year,the average increment of tree high was in the 8th year,the annual increment of tree height reached the peak in the 7th year,then it gradually decreased,while it has intersected with the curve of average growth of tree height several times during the 8th ～21th year.In the dominant tree,the fast growing period of annual increment of tree height was during the 4th～20th year,the average increment of tree high was in the 9th year,the highest annual increment of tree height was in the 4th years,after that it gradually decreased,while it has intersected with the curve of average growth of tree height several times during the 9th～16th year.(3)Both of the intermediate tree and the dominant tree,their fast growth period of volume have been sustaining a long-term,until the 30th year,both of the growth of volume have not reached the quantitative maturity,the growth of individual volume has a great potential.(4)The heartwood initiation age and xylem diameter of the stem were respectively at 12.2 year and 7.73cm.(5)To the intermediate tree,the best equations to simulate the growth process of DBH,tree height and volume were the equations of Gompertz,Richards and Richards in respectively,each of the goodness of Adjusted R-squared was more than 0.978691,and the fi tting effects were obvious.While to the dominant tree,the best equations to were Schumacher,Richards and Richards in respectively.(6)It is a good and new way to measure analytic trees with the distance tool of Adobe Acrobat software,which has the advantages of accurate results,high ef fi ciency,lowcost and easy retest with the measurement,comparing with the traditional manual measurement method.

Erythrophleum fordii; stem analysis; heartwood; growth regularity; Adobe Acrobat software; Measuring tool

S758.5+2

A

1673-923X(2015)07-0037-08

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.07.008

2014-10-10

國(guó)家“十二五”科技支撐專(zhuān)題“西南大徑級(jí)珍貴樹(shù)種定向培育和多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)技術(shù)與模式”(2012BAD22B0105)

唐繼新，博士研究生

雷淵才，研究員，博士生導(dǎo)師；E-mail：yclei@caf.ac.cn

唐繼新，賈宏炎，麻 靜，等.南亞熱帶珍稀瀕危樹(shù)種格木生長(zhǎng)規(guī)律研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2015,35(7)：37-44.

[本文編校：吳 毅]