蒙古櫟材積生長的變異性研究

趙德興 趙西平

摘要 [目的]研究蒙古櫟材積生長的變異性。[方法]對7株蒙古櫟材積生長的株內和株間變異性進行分析，擬合經驗生長方程和理論生長方程。[結果]蒙古櫟材積生長株間變異在幼齡期不明顯，隨時間增加而增大，生長速率穩定后，差異性存在且穩定增加。蒙古櫟材積生長在株內的變異性較小，幼齡期至生長期生長速率加快，變異性有所增加，生長穩定后，差異性存在且穩定。[結論]蒙古櫟在生長過程中材積變化受外界因素的干擾較小，可較準確預測未來幾年的材積生長狀況。

關鍵詞 蒙古櫟；材積；變異

Study on Variability of Volume Growth of Quercus mongolica

ZHAO De-xing1，ZHAO Xi-ping2

（1.Ruyang County Economic Forest Office， Ruayng， Henan 471200；2.Forestry College，Henan University of Science & Technology，Luoyang，Henan 471023）

Abstract [Objective]To study the variability of volume growth in Quercus mongolica. [Method]The intra-and inter plant variability of the volume growth of 7 Quercus mongolica trees was analyzed， and the empirical growth equation and the theoretical growth equation were fitted. [Result]The variation of tree volume growth in Quercus mongolica was not obvious in young period， and increased with time. After the growth rate was stable， the difference existed and increased steadily. The variation of Quercus mongolica volume growth within the plant was small， and the growth rate increased from the young to the growth stage， and the variability was increased. After the growth was stable， the difference existed and stabilized.[Conclusion]The growth of Quercus mongolica is less disturbed by external factors during its growth， so it can predict the volume growth of trees in the next few years.

Key words Quercus mongolica；Volume；Variability

蒙古櫟（Quercus mongolica）是遼西地區很有發展潛力的闊葉喬木樹種[1]，在目前木材需求愈發大的情況下，受到人們的青睞[2-5]。不同樹齡時期都有其生長發育特點，對外界環境和栽培管理都有一定要求。研究樹木不同年齡時期的生長發育規律，采取相應的栽培措施，促進或控制各年齡時期的生長發育節律，可達到幼樹適齡開花結實，延長盛花盛果的觀賞期，延緩樹木衰老進程等樹木栽培目的。筆者研究了蒙古櫟在生長過程中材積生長量的變異性，特別是株間和株內的變異性，旨在為蒙古櫟的栽培及采伐提供重要指導依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

樣地位于東北林業大學帽兒山森林生態系統定位研究站老爺嶺生態站（127°30′～127°34′ E，45°20′～45°25′ N，海拔300 m），屬于低山丘陵，坡向為西北，樣地氣候屬溫帶大陸性季風氣候，年均溫21.6 ℃，年降水量723 mm，集中在7—8月，無霜期120～140 d，土壤為暗棕壤。

1.2 研究材料

以7株蒙古櫟為對象。7株蒙古櫟基本情況見表1。

1.3 測定指標

采用樹干解析方法，對其材積生長進行測算，查定各圓盤上的年輪個數、測量各年輪的直徑、各年齡樹的高度，研究其材積生長在株內和株間的變異性。

1.4 數據處理

采用Excel和SPSS 13.0 for Windows軟件，計算每棵樹達各斷面時每年的材積，然后計算出各棵樹每年所能達到的總材積，然后通過圖形來對比其株間及株內材積生長的變異性，最后根據所得到的材積數據運用SPSS進行擬合得出最適合的生長方程，對其生長進行預算[6]。

1.5 計算方法

以樹木生長的理論方程為基礎，對樹木生長方程的參數進行了研究，給出了樹木生長方程參數的一種估計樹木生長模型的統計方法，多年來一直被廣泛研究并應用于國內外森林經營管理中。為了便于樹干橫斷面積和樹干材積的計算，把樹干橫斷面看成近似的圓形，將樹干的平均粗度作為圓的直徑。中央斷面區分求積式的材積誤差在±2%之內。采用平均斷面近似求積式[7]，其公式為：

V=12（g0+gn）L或V=π4（d20+d2n2）L

式中，V為材積；g0為大頭斷面積；gn為小頭斷面積；d0、dn為橫斷面上、下2個表面的直徑；L為斷面長度。

2 結果與分析

2.1 材積

通過蒙古櫟材積變化曲線與平均值所做曲線的對比，對蒙古櫟株間和株內的變異性進行分析。從圖1可以看出，早期材積增長最快的是M6，之后M8的生長速率逐漸超過M6，總材積逐漸大于M6。早期增長速率最慢的是M1，之后M1的材積增長加快，M5速率顯得相對較慢。62、63 a時M8的材積最大，70、74、76 a的M6材積最大。

2.2 生長方程

2.2.1 經驗生長方程。

根據樹木生長方程的性質，為了更嚴密地表達總生長過程曲線，各國學者曾提出許多經驗生長方程[7]。對于該試驗的7株蒙古櫟，存在相關指數的有舒馬切爾（Schumacher）方程、豪斯菲爾德（Hossfeld）方程、修正Weibull方程、吉田正男（Yoshida）方程、斯洛波達（Sloboda）5個方程。5個方程的材積擬合經驗方程見表2。

根據經驗方程繪制相應的擬合曲線（圖4），觀測各經驗方程的擬合曲線與實際值的關系。由各經驗方程的曲線圖可知，Hossfeld方程與平均值差異最大，修正Weibull方程與Sloboda方程與平均值差異最小，重合度最高，可作為該地區蒙古櫟材積最適經驗方程。平均值在75 a處變化明顯，與最適方程重合度很低。

2.2.2 理論生長方程。

理論方程可從理論上對未來生長趨勢進行預測。現有的理論生長方程中，應用較多的有邏輯斯蒂（Logistic）方程、單分子式（Mischerlich）方程、坎派茲（Gompertz）方程、考爾夫（Korf）方程等。通過對各理論方程的非線性回歸方程的分析，存在相關指數（R2）的有Logistic、Mischerlich、Gompertz、Korf方程，4個方程的材積擬合理論方程見表3。

根據理論方程繪制相應的擬合曲線（圖5），可以更直觀地觀測到各理論方程的擬合曲線與實際值的關系。根據各理論方程所得R2的值，選擇Logistic方程為該地區蒙古櫟最合適的材積理論方程，該方程與樹木實際生長情況方程重合度較高。個體樹木的生長發育過程一般表現為“慢—快—慢”的“S”型曲線式總體生長規律，即開始階段的生長比較緩慢，隨后生長速度逐漸加速，直至達到生長高峰，隨后會逐漸減慢，最后完全停止生長而死亡。

3 結論與討論

蒙古櫟材積生長株間變異在幼齡期不明顯，生長過程中差異性開始顯著，隨著樹齡的增加而增大，生長速率穩定后，差異性存在且穩定增加。蒙古櫟材積生長在株內的變異性較小，幼齡期至生長期生長速率加快，變異性有所增加，生長穩

定后，差異性存在且穩定；環境改變，或立地因子改變，對蒙古櫟生長速率造成影響，會導致材積生長在株內的變異增加。

引起樹木生長速率不同的可能是樹木的管理、立地因子的變化和環境因子的變化。引起變化的具體原因應根據樹木萌苗至采伐前整個生長過程進行具體分析。修正Weibull方程與斯洛波達方程為該地區蒙古櫟材積的最適經驗方程，這2個方程與實際狀況重合度最高，但經驗方程是比較適宜數據的數學公式[8]。Logistic方程為該地區蒙古櫟最合適的材積理論方程，其與樹木實際生長情況方程重合度最高，該方程可用于該地區蒙古櫟材積的預測，它具有初始值典型的對稱型“S”型生長曲線，圖5中方程的曲線未形成完整的“S”型是由于該試驗所選取的樹齡最大在85 a，未達到蒙古櫟樹種的生長衰退期。理論方程結果與實際結果整體差距不大，說明蒙古櫟在生長過程中材積的變化受外界因素干擾較小，可以較準確地預測樹木未來幾年的材積生長狀況。在蒙古櫟經營管理中應選取遺傳性較好的種苗，栽種時要合理安排株間距離，減少株間的競爭，幼苗注意管理，盡快適應外界條件，減小幼生期時間長度，材積變化趨于穩定后，可適當減少人為管理，但應注意極端的氣候天氣，如暴雨、風雪災害及病蟲害等，一旦發生極端狀況，應盡快采取措施，減少不利條件對蒙古櫟材積生長的影響。

參考文獻

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[7] 孟憲宇.測樹學[M].北京：中國林業出版社，2007.

[8] 劉喜仁，陳曉波，王繼志.蒙古櫟生長變異與早期選擇的研究[J].吉林林學院學報，1997，13（3）：132-136.