基于樹干解析的千果欖仁生長(zhǎng)規(guī)律和材性特征分析*

盧靖，周長(zhǎng)富，董詩凡

(1.德宏州林業(yè)科學(xué)研究所,云南　瑞麗 678600;2.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所,湖南　長(zhǎng)沙 410125)

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基于樹干解析的千果欖仁生長(zhǎng)規(guī)律和材性特征分析*

盧靖1，周長(zhǎng)富2，董詩凡1

(1.德宏州林業(yè)科學(xué)研究所,云南瑞麗 678600;2.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所,湖南長(zhǎng)沙 410125)

千果欖仁是熱區(qū)較為優(yōu)質(zhì)的珍貴用材樹種。以德宏州天然千果欖仁林木為材料，采用樹干解析法，研究千果欖仁的生長(zhǎng)規(guī)律和木材物理性狀，結(jié)果表明43年樹齡的千果欖仁年平均高生長(zhǎng)為0.898m，年平均胸徑生長(zhǎng)量為1.0cm，年材積生長(zhǎng)量為0.051 4m3。其材積計(jì)算公式為,Y=0.16X1-0.165X2-0.038X12-0.024X22+0.062X1X2。材性特征分析表明，千果欖仁密度為0.475g/cm3，通過與禿杉的各項(xiàng)材性特征進(jìn)行比較，千果欖仁的材質(zhì)密度、抗壓強(qiáng)度和硬度均比常見的優(yōu)質(zhì)用材樹種禿杉高。本研究結(jié)果表明，該樹種生長(zhǎng)速度較快，材性較好，可作為優(yōu)良的珍貴用材樹種進(jìn)行大面積栽培。

千果欖仁；樹干解析；生長(zhǎng)規(guī)律；材性特征

隨著社會(huì)發(fā)展，人們對(duì)優(yōu)質(zhì)木材需求量增長(zhǎng)與資源日益短缺的矛盾日益突出。由于前期過度開發(fā)，我國現(xiàn)有可利用珍貴用材林自然資源極度稀缺，甚至一些珍貴用材樹種瀕臨滅絕。當(dāng)前我國的優(yōu)質(zhì)材種特別是珍貴木材，主要依賴進(jìn)口[1]，目前針對(duì)熱區(qū)速生用材林如思茅松(Pinuskesiyavar.langbianensis)、西南樺(Betulaalnoides)等常見人工林的生長(zhǎng)特性研究較多，但對(duì)稀有珍稀樹種的開發(fā)研究相對(duì)較少[2～5]。

千果欖仁(Terminaliamyriocarpa)，又名卡石拉(景頗語)，窩羅樹(德昂語)，為使君子科(Combretaceae)使君子屬(TerminaliaL.)的高大喬木。木樹高可達(dá)35m，胸徑可達(dá)1m以上，具大形板狀根。千果欖仁為國家Ⅲ級(jí)保護(hù)植物，分布于我國的廣西龍州，云南西雙版納、德宏，西藏墨脫等省(區(qū))。生于溫暖、濕潤的小環(huán)境。千果欖仁生長(zhǎng)較快，是一種生長(zhǎng)較快的珍貴用材林樹種。當(dāng)前針對(duì)千果欖仁樹種開展研究極少，主要集中在樹皮化學(xué)成分分析[6]、生物學(xué)特性及遷地保護(hù)[7]、育苗試驗(yàn)[8]等方面，而關(guān)于其林木生長(zhǎng)規(guī)律及木材物理性狀研究未見報(bào)道。

本文以德宏州天然分布的千果欖仁為材料,通過樹干解析法，對(duì)千果欖仁的木林生長(zhǎng)特性及材性特征進(jìn)行研究，從而為今后千果欖仁的推廣栽培和加工利用提供參考。

1　材料與研究方法

1.1材料

在千果欖仁的自然分布區(qū)的云南省德宏州的盈江縣太平鄉(xiāng)、芒市中山鄉(xiāng)、芒市龍江邊、德宏州林科所后山，每個(gè)點(diǎn)采用“五株木法”各選一株標(biāo)準(zhǔn)木，伐倒。

1.2方法

1.2.1樹干解析方法

伐倒前，準(zhǔn)確確定根頸位置和實(shí)測(cè)胸徑，在樹干上標(biāo)明胸高直徑的位置和南北方向。伐倒后，先測(cè)定由根頸至第1個(gè)死枝和活枝在樹干上的高度，然后打去枝丫，在全樹干上標(biāo)明北向。測(cè)量樹干1/4、1/2以及3/4處的帶皮和去皮直徑。在胸高及每個(gè)區(qū)分段的中點(diǎn)位置垂直截取2～5cm厚的圓盤[9]。

首先將圓盤工作面刨光，并通過髓心劃出東西、南北2條直徑線；然后查數(shù)各圓盤上的年輪個(gè)數(shù)，年輪數(shù)以5年為1個(gè)齡階。用直尺量測(cè)每個(gè)圓盤東西、南北2條直徑線上各齡階的直徑，2個(gè)方向上同一齡階的直徑平均數(shù)，即為該齡階的直徑。樹齡與各圓盤的年輪個(gè)數(shù)之差，即為林木生長(zhǎng)到該斷面高度所需要的年數(shù)(橫坐標(biāo))，繪制出樹高生長(zhǎng)過程曲線。以橫坐標(biāo)為直徑，縱坐標(biāo)為樹高，在各斷面高的位置上，按各齡階直徑的大小，繪成縱斷面圖。按伐倒木區(qū)分求積法計(jì)算各齡階材積、形數(shù)、生長(zhǎng)量，并繪制各種生長(zhǎng)量的生長(zhǎng)過程曲線圖。計(jì)算各齡階材積時(shí)，包括計(jì)算各樹種的胸徑、樹高和材積的總生長(zhǎng)量、連年生長(zhǎng)量(各齡階5年間的年平均生長(zhǎng)量)和平均生長(zhǎng)量(測(cè)定當(dāng)年樹齡總的平均生長(zhǎng)量)，并根據(jù)各齡階所測(cè)定的胸徑、樹高和材積大小，利用DPS軟件二元回歸推算出千果欖仁的材積計(jì)算公式[10]。

1.2.2材性特征分析方法

以常見的優(yōu)質(zhì)用材林樹種禿杉(Taiwaniaflousiana)作為對(duì)照，禿杉樣品采集地點(diǎn)為云南省德宏州梁河縣平山鄉(xiāng)。木材物理學(xué)性質(zhì)測(cè)定方法與千果欖仁一致，測(cè)定內(nèi)容包括基本密度、氣干密度、干縮系數(shù)、抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量、順紋抗壓強(qiáng)度、沖擊韌性和硬度。采用國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)的尺寸、個(gè)數(shù)和具體要求進(jìn)行小樣制備[11～17]，具體如表1。

表1　各物理特性檢測(cè)試樣標(biāo)準(zhǔn)Tab.1　Sample standard of wood property test

2　結(jié)果與分析

2.1樹干解析縱斷面圖

根據(jù)樹干解析方法，按照適當(dāng)比例電腦繪制出千果欖仁的樹干解析縱斷面圖(圖1)。樣株為43年的樹齡，以5年做為1個(gè)齡階，最后41-43年3年作為1個(gè)齡階，所以共將樣株分為9個(gè)齡階，對(duì)不同齡階的胸徑、樹高和材積進(jìn)行分析。

圖1　千果欖仁樹干解析縱斷面圖Fig.1　Vertical section of T.myriocarpa stem

2.2千果欖仁年度生長(zhǎng)量分析

2.2.1胸徑生長(zhǎng)分析

根據(jù)樹干解析，測(cè)定出各樹齡的胸徑大小，并算出逐年胸徑生長(zhǎng)年和年平均生長(zhǎng)量。從圖2可知，千果欖仁從生長(zhǎng)到采伐，胸徑為42.7cm，平均年生長(zhǎng)量為1cm。每個(gè)年齡段的胸徑生長(zhǎng)量存在較大的差異，其中前5年胸徑平均生長(zhǎng)量最小，僅為0.5cm/a，除16-20年間，生長(zhǎng)速度低于前期，其他年齡基本隨著樹齡增大，胸徑年生長(zhǎng)量也逐步增加，直到第30年達(dá)到最高值(30.3cm)，后生長(zhǎng)速度放緩，26-30年胸徑平均生長(zhǎng)量最大，每年平均生長(zhǎng)量達(dá)到1.48cm。

圖2　各齡階胸徑大小Fig.2　DBH of different age grades

圖3　各齡階胸徑生長(zhǎng)量Fig.3　DBH growth of different age grades

2.2.2樹高生長(zhǎng)分析

各齡階的千果欖仁林木的樹高及樹高生長(zhǎng)量分析結(jié)果見圖4～圖5。從圖4可以看出，樹高隨著樹齡的增加也在逐年遞增，到43年樹齡高生長(zhǎng)還在繼續(xù)，平均每年生長(zhǎng)量為0.898m。不同齡階，樹高生長(zhǎng)量也存在差異，其中生長(zhǎng)量最大的為11-15年，達(dá)到1.36m/a，其次是36-40年，達(dá)到1.3m/a，而最低為16-20年，樹高生長(zhǎng)量?jī)H為0.5m/a。

圖4　各齡階樹高Fig.4　Tree height of different age grades

圖5　各齡階樹高生長(zhǎng)量Fig.5　Tree height growth of different age grades

2.2.3材積生長(zhǎng)分析

不同齡階的材積生長(zhǎng)量測(cè)定結(jié)果見圖6～圖7。

圖6　各齡階的材積Fig.6　Volume of different age grades

圖7　各齡階的材積生長(zhǎng)量Fig.7　Volume growth of different age grades

由圖6～圖7可知，9個(gè)不同齡階的材積生長(zhǎng)量分別為0.001 6m3、0.021 7m3、0.089 4m3、0.174m3、0.381 1m3、1.323 4m3、1.757 4m3、2.208 7m3，樹齡25年以下，千果欖仁的材積增長(zhǎng)速度較慢，而26年后材積積累速度明顯增快。

2.2.4材積公式計(jì)算

以樹齡為橫坐標(biāo)，材積為縱坐標(biāo)，實(shí)際測(cè)量材積為觀測(cè)值，根據(jù)二元回歸方程以胸徑、樹高測(cè)定值計(jì)算出的材積為擬合值，繪出圖8。

圖8　不同樹齡材積觀測(cè)值與擬合值Fig.8　Determined values and fitted values of volumes of different tree ages

從圖8看出，擬合值與觀測(cè)值基本重合，擬合系數(shù)P值達(dá)到0.996 4。表明在43年以內(nèi)的千果欖仁活立木，可通過測(cè)定胸徑和樹高，利用材積計(jì)算公式較為精確地計(jì)算出材積。

表2　千果欖仁和禿杉的材性特征比較Tab.2　Timber comparative analysis between T.myriocarpa and T.flousiana

注：千果欖仁(Terminaliamyriocarpa)，禿杉(Taiwaniaflousiana)。

2.3材性特征

通過測(cè)定千果欖仁和禿杉的材性特征，并進(jìn)行對(duì)比分析，表明千果欖仁的物流材性基本都高于禿杉，千果欖仁基本密度為0.475g/cm3，而禿杉僅為0.295g/cm3，千果欖仁的基本密度是禿杉的1.61倍；千果欖仁抗壓強(qiáng)度為85.6MPa，而禿杉僅為48MPa，前者是后者的1.78倍；千果欖仁沖擊韌性為62.6kJ/m2，是禿杉的2.23倍，徑面硬度更是達(dá)到禿杉的2.8倍。

3　結(jié)論與討論

通過樹干解析，計(jì)算出了千果欖仁逐年的胸徑、樹高和材積生長(zhǎng)量，不同樹齡，樹體的生長(zhǎng)速度存在較大差異，從本研究分析結(jié)果表明，在天然生長(zhǎng)條件下，云南德宏地區(qū)千果欖仁10年后，其高生長(zhǎng)速度加快，而到35年后，樹高生長(zhǎng)速度變緩；而胸徑一直生長(zhǎng)較快，直至第35年后，胸徑生長(zhǎng)速度速度逐漸變慢；但材積生長(zhǎng)量從第25年開始才迅速增加，在本次調(diào)查中，千果欖仁到第43年都還未出現(xiàn)材積增長(zhǎng)平臺(tái)期，因此可推斷千果欖仁適合樹齡43年后繼續(xù)培育，將大徑材作為其經(jīng)營目標(biāo)，但通過人工撫育，在較好的肥水等環(huán)境條件下，千果欖仁有可能生長(zhǎng)速度加快，提前采伐作為用材。第16-20年這個(gè)齡階5年期間，本次解析的千果欖仁樣株在樹高和胸徑生長(zhǎng)方面相比前后齡階都有較大的放緩，是千果欖仁樹種的本性生長(zhǎng)特征還是由于當(dāng)前的自然氣候和環(huán)境因素導(dǎo)致的，還需通過進(jìn)一步多點(diǎn)采集千果欖仁樣本進(jìn)行樹干解析才能得出結(jié)論。

根據(jù)各樹齡的材積、胸徑和樹高大小，通過回歸方程，得出的千果欖仁的材積計(jì)算公式，Y=0.16X1-0.165X2-0.038X12-0.024X22+0.062X1X2。在今后調(diào)查和實(shí)際生產(chǎn)過程中，可根據(jù)千果欖仁樹體的胸徑和樹高較為準(zhǔn)確地計(jì)算出立木材積。也可以根據(jù)樹體大小基本估算出樹齡。材性特征表明，千果欖仁是一種較好的優(yōu)質(zhì)用材林，材性各項(xiàng)指標(biāo)都好于材質(zhì)較好的禿杉。因此千果欖仁是可作為一種優(yōu)質(zhì)珍貴用材林開展人工栽培。

本研究千果欖仁的采樣的地點(diǎn)為云南省德宏州，與前人對(duì)生長(zhǎng)在云南省西雙版納州勐海縣材性研究結(jié)果基本一致[18]。但前人未對(duì)西雙版納千果欖仁進(jìn)行樹體生長(zhǎng)速度分析，因此，兩地氣候差異并未對(duì)千果欖仁樹體材性有較大影響，而對(duì)樹體生長(zhǎng)速度的是否存在影響還需進(jìn)一步開展分析和對(duì)比。

本次材性分析的取樣材料為天然林中生長(zhǎng)狀況，在人工栽培的條件下，具有較好的光熱水肥條件其生長(zhǎng)速度是否更快，其人工林是否還可以保持其天然的材性特征仍需后續(xù)進(jìn)一步研究。

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Growth Rule and Wood Property of Terminalia myriocarpa based on Stem Analysis

LU Jing1，ZHOU Chang-fu2，DONG SHI-Fan1

(1.Forest Institute of Dehong，Ruili Yunnan 678600，P.R.China;2.Horticulture Institute of Hunan Academy of Agricultural Sciences,Changsha Hunan 410125，P.R.China)

This study was conducted to identify the growth rule and wood property ofTerminaliamyriocarpa,which is a kind of precious timber tree in tropical areas.A 43 years old tree naturally grew in Dehong prefecture of Yunnan province was chosen to conducted the stem analysis,the results showed that the annual average growth of tree height,DBH(Diameter at Breast Height) and volume were 0.898 m,1cm and 0.051 4 m3respectively.The volume calculation formula was developed to beY=0.16X1-0.165X2-0.038X12-0.024X22+0.062X1X2.The results of wood analysis indicated that the wood basic density ofT.myriocarpawas 0.475 g/cm3,It was found that the density,compressive strength and hardness of timber ofT.myriocarpawere higher thanTaiwaniaflousiana.Based on stem analysis,it was concluded thatT.myriocarpawas a promising timber used tree species characterized by fast growing and good timber quality,and recommended to be a precious timber use species suitable for artificial cultivation.

Terminaliamyriocarpa;stem analysis;growth rule;wood property

10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.05.008

2015-12-30

云南省技術(shù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)對(duì)象(2012HB079)。

盧靖(1976-)，男，高級(jí)工程師，主要從事林業(yè)基礎(chǔ)研究。E-mail:hubeilujing@126.com

S 792.99

A

1672-8246(2016)05-0044-05