浙江慶元天然林中筆羅子生長量的測定與分析

張東北，劉彬彬，張麗珍，吳小林，吳 強，葉 青

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浙江慶元天然林中筆羅子生長量的測定與分析

張東北1，劉彬彬2，張麗珍1，吳小林1，吳 強3，葉 青1

（1. 浙江省慶元縣實驗林場，浙江 慶元 323800；2. 中國科學(xué)院植物研究所 系統(tǒng)與進化植物學(xué)國家重點實驗室，北京 海淀 100093；3. 浙江省慶元縣永青國有林場，浙江 慶元 323800）

對浙江慶元天然林中45年生筆羅子的樹高、胸徑和材積3個樹干解析數(shù)據(jù)進行分析，研究其生長規(guī)律。結(jié)果表明：（1）筆羅子樹高的生長受環(huán)境條件的影響很大，在生長期內(nèi)不穩(wěn)定；胸徑和材積的高速生長期集中在26 a以后，因此前26 a為最佳撫育期。（2）材積的連年生長曲線和平均生長曲線在生長期內(nèi)并沒有相交，因此不能確定筆羅子的數(shù)量成熟齡。（3）利用IBM SPSS Statistics 19.0對年齡與樹高、胸徑和材積進行擬合計算，3個擬合的數(shù)學(xué)模型都具有較高的精度，能較好的反映筆羅子的生長規(guī)律。

筆羅子；天然林；生長規(guī)律；模型

筆羅子，為清風藤科Sabiaceae泡花樹屬常綠小喬木，分布于云南南部、廣西、貴州、湖北西南部、湖南、廣東、福建、江西、浙江以及臺灣等地，日本也有分布[1]。浙江省主要分布于仙霞嶺至四明山一線的東南地區(qū)，浙西北和浙東北地區(qū)少有分布，生長于海拔1 500 m以下山坡谷地以及濱海和島嶼上的常綠闊葉林中。木材淡紅色，堅硬，適宜制農(nóng)具柄和薪炭用，樹皮含鞣質(zhì)16%，葉含鞣質(zhì)5.7%，可提取栲膠，種子油可制肥皂[2]。筆羅子的樹干通直，樹形優(yōu)美，具有較高的觀賞價值，用作行道樹、庭院樹，具有極高的開發(fā)前景。

目前，對筆羅子的研究甚少，僅林傳文[3]在福建青岡林主要種群生態(tài)位的研究中略有涉及，認為筆羅子為狹生態(tài)位樹種，曹文等[4]在筆羅子木材物理學(xué)性質(zhì)的研究中指出筆羅子木材干縮性較小，軟硬適中，具有一定的沖韌性，是比較適合加工利用的樹種。關(guān)于筆羅子的其他研究均未出現(xiàn)，所以作為具有重要生態(tài)、工業(yè)和園林應(yīng)用價值的筆羅子擁有極大的研究空間。林木的生長發(fā)育受遺傳因子和立地環(huán)境的影響很大，因此，分析和研究樹木及其生長因子的變化規(guī)律，對指導(dǎo)森林經(jīng)營工作具有重要意義[5]。本研究通過對筆羅子天然林生長規(guī)律的研究分析，旨在為以后筆羅子用于人工造林和園林推廣提供科學(xué)參考。

1 研究地概況

研究地點位于浙江省慶元縣松源鎮(zhèn)鏡山，119°03′59.1″ E，27°37′47.0″ N，地處中亞熱帶與南亞熱帶交匯帶附近[6]，從地理位置上看，該試驗地為浙江、福建和江西的三省交界地，屬亞熱帶季風氣候，溫暖濕潤，冬暖夏涼，四季分明，最熱月7月平均氣溫26.9℃，最冷月1月6.7℃，年平均氣溫為17.4℃，≥10℃年積溫在5 500℃以上，年降水量為1 777.9 mm。年平均無霜期為250 d左右，相對濕度為80%左右，光熱資源充足。地貌以丘陵山區(qū)為主，海拔380 ~ 468 m。林區(qū)內(nèi)山地起伏，山巒重疊，小氣候復(fù)雜多樣。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

在筆羅子為優(yōu)勢樹種的天然林常綠闊葉林中沿自然坡面設(shè)30 m×30 m隨機樣方3個，按照常規(guī)群落學(xué)方法進行樣方調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，喬木層樹種主要為筆羅子，青岡，毛錐以及楓香樹4個樹種，密度為1 820株·hm-2，平均胸徑為14.8 cm，其中筆羅子的重要值達到34.6%。林下植被主要為烏藥，長圓葉鼠刺s，銹毛莓，毛冬青，毛柄連蕊茶，香花崖豆藤，流蘇子，狗脊等。

2.2 樹干解析

在樣地內(nèi)選擇通直度、圓滿度、尖削度都較高且生長正常的平均木1株進行樹干解析。伐倒前，先確定其根頸和胸徑位置，并標注南北向。伐倒后，用皮尺量取樹高，在樹干根莖0 m和胸徑1.3 m處截一圓盤，其他圓盤按照1 m為一區(qū)分段截取圓盤，圓盤厚度約5 cm，在非工作面標明南北向、解析木號和斷面高度。圓盤帶回實驗室后以1 a為一個齡階查數(shù)年輪，在各圓盤東西和南北兩向線上用大頭針標定各年輪線位置，并用直尺分別量取各年輪直徑及最后期間的去皮和帶皮直徑，平均后為該圓盤每個年輪的直徑。

2.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理，用SigmaPlot 10.0繪制各測樹因子與生長量的圖表。用IBM SPSS Statistics 19.0三次多項式（Cubic）對年齡與樹高、胸徑和材積進行擬合計算，以殘差平方和最小、相關(guān)指數(shù)最大為最優(yōu)原則確定最優(yōu)模型。IBM SPSS Statistics 19.0三次多項式如下：

y = a0+ a1+ a22+ a33

式中，y分別代表樹高、胸徑和材積，表示齡階；a0，a1，a2，a3分別代表方程參數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 筆羅子生長過程分析

3.1.1 樹高生長過程分析 由樹干解析數(shù)據(jù)繪制筆羅子樹高與年齡的生長曲線（圖1）。由圖1可知，樹高的總生長量隨年齡的增加而增大，45年生時樹高達到12.88 m。在1 ~ 45 a的生長期內(nèi)筆羅子的連年生長曲線波動較大，符合多峰態(tài)曲線分布[9]，其峰值出現(xiàn)在第32年左右，達到0.54 m·a-1，前8 a的連年生長量較大，保持在0.28 ~ 0.44 m·a-1，之后開始下降，在第14年時降到最低值0.12 m·a-1，這可能是因為在筆羅子的生長早期，林分尚未郁閉，且對養(yǎng)分的競爭相對較低，為林木的生長提供了有力的環(huán)境，隨著林分的郁閉度越來越大，以及水熱等條件的不足，競爭日趨激烈，使樹高的生長速度開始放緩，并呈現(xiàn)下降趨勢，26年生以后，由于林分的自然稀疏，在一定程度上改善了活立木的生長環(huán)境，出現(xiàn)了一次生長高峰期。筆羅子的平均生長量在前14 a一直處于下降狀態(tài)，之后趨于平緩，波動在0.27 ~ 0.30 m·a-1。筆羅子的連年生長曲線和平均生長曲線在生長期內(nèi)出現(xiàn)多次相交，但并不集中，由此可看出，筆羅子的整個生長過程均不穩(wěn)定，其生長受環(huán)境的影響很大。

圖1 筆羅子樹高生長過程

Figure 1 Height growth of

3.1.2 胸徑生長過程分析 由樹干解析數(shù)據(jù)繪制筆羅子胸徑與年齡的生長曲線（圖2）。由圖2可知，胸徑的總生長量與年齡呈正相關(guān)，45年生的筆羅子帶皮胸徑達到15.35 cm，去皮胸徑達到14.35 cm。1 ~ 45年生的生長期內(nèi)筆羅子胸徑的連年生長量雖有些波動，但整體呈增長趨勢，其中前14 a一直處于＜0.25 cm·a-1的低速生長狀態(tài)，之后在第16年前后出現(xiàn)一個小高峰，達到0.35 cm·a-1，隨后開始下降，降至連年生長量的最低值0.2 cm·a-1，之后出現(xiàn)高速增長，至第28年達到最大值0.525 cm·a-1，之后開始在波動中增長，但沒有下降的趨勢。由此可看出，筆羅子的胸徑生長還有很大的潛力，林分有待進一步挖掘。筆羅子的平均生長量在生長期內(nèi)一直以較平緩的趨勢增長，在第45年達到最大值0.32 cm·a-1。筆羅子的連年生長曲線和平均生長曲線并未出現(xiàn)任何交點，連年生長量始終大于平均生長量，說明其生長還有很大的空間。

圖2 筆羅子胸徑生長過程

Figure 2 DBH growth of

圖3 筆羅子材積生長過程

Figure 3 Volume growth of

3.1.3 材積生長過程分析 由筆羅子的材積與年齡的生長曲線（圖3）可知，材積的總生長量、連年生長量和平均生長量均隨年齡的增加而增長，45年生筆羅子材積總生長量達到0.13 m3。材積的連年生長量從20年生時開始增幅較大，至44年生左右達到最高峰0.011 7 m3·a-1。從平均生長曲線上來看，筆羅子材積的年平均生長量在前24 a均維持在較低水平，之后呈增長趨勢，45年生時達到最大值0.003 0 m3·a-1。材積的連年生長曲線和平均生長曲線始終未出現(xiàn)相交，說明材積的生長并未達到數(shù)量成熟齡，還有上升的空間[8]。

3.2 生長模型的擬合與檢驗

擬合結(jié)果（表1）表明，3個生長模型的相關(guān)系數(shù)均在0.9以上，而且材積生長模型的殘差平方和為0，由此可知，3個測樹因子的擬合方程具有很高的精確度，效果十分理想，可用于對45年生筆羅子生長規(guī)律的預(yù)測。

表1 筆羅子數(shù)學(xué)模型擬合結(jié)果

為了進一步驗證筆羅子生長模型的準確性，將各測樹因子的實測值與預(yù)測值列表進行對比分析（表2）。由表2可知，預(yù)測值與實測值之間的殘差都很小，即預(yù)測值非常接近實測值，說明所擬合的參數(shù)方程能較好的反映筆羅子的生長規(guī)律，可為以后的造林生產(chǎn)提供科學(xué)參考。

表2 筆羅子測樹因子生長模型預(yù)測值與實測值對比

4 結(jié)論與討論

慶元天然林中45年生筆羅子平均木的樹高、胸徑、材積總生長量分別達到了12.88 m，14.35 cm，0.134 785 m3。影響樹木生長的因子很多，其中最主要的是樹木的年齡、環(huán)境條件和人為經(jīng)營措施[11]。研究表明筆羅子樹高的生長受環(huán)境條件的影響很大，在整個生長期內(nèi)較不穩(wěn)定；胸徑和材積的生長主要集中在26 a以后，后期為筆羅子生長的速生時期。掌握林木的生長規(guī)律對于確定間伐撫育期，提高造林的經(jīng)濟效益等具有很強的指導(dǎo)意義，林木在生長期內(nèi)對水、肥、熱等條件要求相對較高[12]，在此期間應(yīng)重視對林分的管理，從筆羅子的生長規(guī)律來看，在前期適當進行施肥撫育是十分必要的，以滿足其在后期高生長所需的營養(yǎng)。

從材積生長曲線上可得出，45年生筆羅子還沒有達到其數(shù)量成熟齡，并不能確定砍伐期，筆羅子的合理采伐年齡有待進一步探討。

根據(jù)樹干解析數(shù)據(jù)建立的年齡與樹高、胸徑和材積的生長模型都較理想，具有較高的精度，但是該模型僅適用于具有相同立地和氣候條件的≤45年生筆羅子的生長預(yù)測，對于是否可應(yīng)用于其他地區(qū)域＞45年生筆羅子生長規(guī)律預(yù)測有待進一步探討。該模型可為浙西南地區(qū)≤45年生筆羅子以后的造林生產(chǎn)提供參考或指導(dǎo)。

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Measurement of Increment and Analysis ofat Natural Forest in Qingyuan

ZHANG Dong-bei1，LIU Bin-bin2，ZHANG Li-zhen1，WU Xiao-lin1，WU Qiang3，YE Qing1

（1. Qingyuan Experimental Forest Farm of Zhejiang, Qingquan 323800, China; 2. State Key Laboratory of Systematic & Evolutionary Botany, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China; 3. Qingyuan Yongqing State-owned Forest Farm of Zhejiang, Qingyuan 323800, China）

Stem analysis of 45-yearwas conducted in terms of height, DBH and volume from a natural forest in Qingyuan, Zhejiang province. The results showed that height growth was greatly influenced by the habitat, fast-growing period of DHB and volume was after 26 years of growth, indicating that it was the best period of tending from 0-26 years. The current and mean annual increment curve of volume had no intersection during growth period, therefore, age of quantitative maturity could not be identified. Fitting calculation by IBM SPSS Statistics 19.0 on age with height, DBH and volume demonstrated that mathematical models had a good fitting accuracy.

; natural forest; growth; model

10.3969/j.issn.1001-3776.2018.03.006

S758.1

A

1001-3776（2018）03-0036-05

2017-10-23；

2018-03-09

中央財政林業(yè)科技推廣示范項目（〔2017〕TS17號）

張東北，高級工程師，從事森林培育和林木良種繁育研究；E-mail：zdb6@163.com。