高淳丘陵地區(qū)檫木生長(zhǎng)過(guò)程分析

孫秀春,梁玉全

(1. 高淳區(qū)大荊山林場(chǎng)，江蘇 南京 211317； 2. 高淳區(qū)林業(yè)站，江蘇 南京 211300)

檫木[Sassafrastzumu(Hemsl.) Hemsl]，樟科檫木屬落葉喬木，適應(yīng)于長(zhǎng)江以南地區(qū)生長(zhǎng)，高淳區(qū)1979年引種栽培，已成為該地丘陵山區(qū)主要造林樹種之一。為研究檫木的生長(zhǎng)規(guī)律，筆者對(duì)高淳丘陵地區(qū)檫木林分進(jìn)行了調(diào)查，并通過(guò)樹干解析，應(yīng)用Logistic方程對(duì)檫木生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了分析，以期為對(duì)檫木生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)及利用提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

1.1 立地條件

檫木林試驗(yàn)地位于高淳丘陵地區(qū)，椏溪鎮(zhèn)荊山村狀元山，黃棕壤，土壤層深厚、肥沃，有機(jī)質(zhì)含量20 g/kg，含全氮0.09%、全磷0.08%、全鉀0.21%，其中含有效磷10×10-6、有效鉀10×10-6,土壤微酸性。

1.2 氣候條件

高淳區(qū)屬于北亞熱帶和中亞熱帶過(guò)渡季風(fēng)氣候區(qū)，根據(jù)高淳區(qū)氣象資料顯示，高淳區(qū)年平均降雨量1 157 mm，年日照2 090.3 h，無(wú)霜期241.1 d，年平均氣溫15.9 ℃，平均相對(duì)濕度79%。

1.3 林分概況

林分樹種組成7檫木∶3杉木，1979年造林，初始造林密度1 665 株/hm2(株行距2 m×3 m)，造林后第10年和第20年對(duì)杉木進(jìn)行撫育采伐，2014年每公頃保留檫木900株(杉木全部間伐)。

2 調(diào)查和計(jì)算方法

2.1 樣木測(cè)定

選取檫木林標(biāo)準(zhǔn)地666.7 m2，對(duì)每木檢尺其樹高、胸徑，樣地內(nèi)樣木60株，平均胸徑29.9 cm，平均樹高16.6 m,郁閉度0.6。選取3株平均木進(jìn)行樹干解析，根莖處為零號(hào)圓周盤，胸徑處為1號(hào)圓周盤，第1段為2.6 m，其他各段為2 m。查定圓周盤年齡，測(cè)定各齡級(jí)樹高和直徑，按伐倒木區(qū)分求積法計(jì)算各齡級(jí)材積(各區(qū)分段材積與梢頭材積之和)[1]，繪制檫木樹高、胸徑及材積生長(zhǎng)過(guò)程總表(見(jiàn)表1)。

2.2 生長(zhǎng)曲線擬合和速生期求算

檫木的生長(zhǎng)量(Y)隨時(shí)間(x)變化的規(guī)律用Logistic方程

Y=k(1+ea+bx)-1

(1)

描述，式中k為理論極限值(利用等差三點(diǎn)法求得)；a為樹木起始生長(zhǎng)的大小參數(shù)，b為樹木生長(zhǎng)量隨年齡序列變化分布特征值，a，b用最小二乘法求得。

通過(guò)對(duì)方程(1)式一級(jí)求導(dǎo)，得連年生長(zhǎng)量的變化速度方程為

(2)

表1 檫木樹高、胸徑及材積生長(zhǎng)量

對(duì)方程(2)式一級(jí)求導(dǎo)，得連年生長(zhǎng)量的變化速度方程為

(3)

(4)

(5)

x′即為速生點(diǎn)

(6)

它是連年生長(zhǎng)量變化速率最快的2個(gè)點(diǎn)，故x2-x1為檫木的速生期[2-3]。

3 結(jié)果與分析

3.1 生長(zhǎng)過(guò)程

3.1.1 樹高生長(zhǎng)過(guò)程 根據(jù)表1繪制樹高平均生長(zhǎng)量和連年生量圖(見(jiàn)圖1)。

圖1 檫木樹高平均生長(zhǎng)和連年生長(zhǎng)

樹高平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量前5 a為0.74 m；第10年分別為0.92，1.06 cm；第15年分別為1.09，1.44 cm；第20年分別為0.64,0.48 m；第25年分別為0.58，0.36 m；第30年分別為0.53,0.28 m；第35年分別為0.47，0.12 cm。第13年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量曲線相交，生長(zhǎng)量為0.77 m，此時(shí)為樹高數(shù)量成熟期。

3.1.2胸徑生長(zhǎng)過(guò)程 根據(jù)表1繪制胸徑平均生長(zhǎng)量和連年生量圖(見(jiàn)圖2)。

圖2 檫木胸徑平均生長(zhǎng)和連年生長(zhǎng)

胸徑平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量前5 a為0.78 cm；第10年分別為0.75，0.76 cm；第15年分別為0.69，0.58 cm；第20年分別為1.04，0.86 cm；第25年分別為0.99，0.82 cm；第30年分別為0.93，0.6 cm；第35年分別為0.85，0.42 cm。第18年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量曲線相交，生長(zhǎng)量為1.093 cm，此時(shí)為胸徑數(shù)量成熟期。

3.1.3 材積生長(zhǎng)過(guò)程 根據(jù)表1繪制材積平均生長(zhǎng)量和連年生量圖(見(jiàn)圖3)。

圖3 檫木材積平均生長(zhǎng)和連年生長(zhǎng)

材積前5 a平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量為0.000 89 m3；第10年分別為0.002 44，0.003 98 m3；第15年分別0.006 83，0.015 62 m3；第20年分別為0.009 23，0.016 42 m3；第25年分別為0.011 65，0.021 33 m3；第30年分別為0.012 93，0.019 36 m3；第35年分別為0.012 93，0.012 93 m3。第35年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量曲線相交，生長(zhǎng)量為0.012 93 m3，此時(shí)為材積數(shù)量成熟期。

3.2 生長(zhǎng)曲線擬合

(7)

得回歸方程Y′=a+bx

(8)

根據(jù)表1數(shù)據(jù)求得檫木樹高、胸徑和材積各年齡對(duì)應(yīng)觀測(cè)值，利用等差三點(diǎn)法求得樹高、胸徑和材積的k值分別為

kH=16.73kD=30.2kV=0.456 3

根據(jù)(7)式，將樹高、胸徑和材積各年齡對(duì)應(yīng)觀測(cè)值Y轉(zhuǎn)換成Y′，用最小二乘法求得樹高、胸徑和材積回歸方程中的a，b值分別為

aH=2.385 006aD=2.924 61aV=5.591 383

bH=-0.184 496bD=-0.187 107

bV=-0.257 694

利用各年齡對(duì)應(yīng)觀測(cè)值Y′對(duì)(8)式回歸分析，得檫木樹高、胸徑、材積相關(guān)系數(shù)r和線性假設(shè)的顯著性檢驗(yàn)t值[4](見(jiàn)表2)。

表2 回歸效果顯著性檢驗(yàn)

**表示差異極顯著(P<0.01)

從以上分析結(jié)果可以看出，r值均>α0.01=0.546，說(shuō)明檫木生長(zhǎng)與年齡的相關(guān)關(guān)系極顯著；t值均>t0.005(33)=2.733 3,認(rèn)為回歸效果極顯著，檫木胸徑、樹高、材積生長(zhǎng)規(guī)律利用Logistic方程擬合。

3.3 生長(zhǎng)期劃分

根據(jù)上述計(jì)算所得k，a，b值，利用(4)(5)(6)式求得檫木樹高、胸徑、材積的生長(zhǎng)速生點(diǎn)、速生期和連年最大生長(zhǎng)量(見(jiàn)表3)。

表3 檫木樹高、胸徑、材積速生期和速生點(diǎn)

從以上分析結(jié)果可以看出，樹高速生期是第6年至第20年，速生點(diǎn)是第13年，速生期最大生長(zhǎng)量是0.77 m；胸徑速生期是第9年至第23年，速生點(diǎn)是第16年，速生期最大生長(zhǎng)量是1.41 cm；材積速生期是第17年至第27年，速生點(diǎn)是第22年，速生期最大生長(zhǎng)量是0.029 4 m3，與樹干解析分析數(shù)據(jù)基本相吻合。

4 結(jié)論

(1)檫木生長(zhǎng)過(guò)程分為生長(zhǎng)初期、速生期、生長(zhǎng)后期。生長(zhǎng)初期連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量隨年齡的增加呈上升趨勢(shì)，連年生長(zhǎng)量達(dá)到最大時(shí)間比平均生長(zhǎng)量早；在數(shù)量成熟期前，連年生長(zhǎng)量值大于平均生長(zhǎng)量，達(dá)到數(shù)量成熟期后，平均生長(zhǎng)量值大于連年生長(zhǎng)量。

(2)高淳丘陵地區(qū)檫木連年生長(zhǎng)量速生點(diǎn)出現(xiàn)先后基本是樹高、胸徑、材積；樹高生長(zhǎng)速生期開始年是第6年，終止期是第20 年，速生點(diǎn)是在第13年，數(shù)量成熟期是第13 年；胸徑生長(zhǎng)速期開始年是第9年，終止期是第23年，速生點(diǎn)是在第16年，數(shù)量成熟期是第18年；材積生長(zhǎng)速期開始年是第17年，終止期是第27年，速生點(diǎn)是在第22年，數(shù)量成熟期是第35年。

(4)分析檫木生長(zhǎng)速生點(diǎn)和速生期和數(shù)量成熟期具有重要的生產(chǎn)實(shí)踐意義。為撫育管理、水肥管理和確定合理采伐年齡提供科學(xué)依據(jù)，以促進(jìn)林木生長(zhǎng)，發(fā)揮最大效益，提高林地的集約經(jīng)營(yíng)水平。