浙江慶元天然林中筆羅子生長(zhǎng)量的測(cè)定與分析

張東北，劉彬彬，張麗珍，吳小林，吳 強(qiáng)，葉 青

?

浙江慶元天然林中筆羅子生長(zhǎng)量的測(cè)定與分析

張東北1，劉彬彬2，張麗珍1，吳小林1，吳 強(qiáng)3，葉 青1

（1. 浙江省慶元縣實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，浙江 慶元 323800；2. 中國(guó)科學(xué)院植物研究所 系統(tǒng)與進(jìn)化植物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 海淀 100093；3. 浙江省慶元縣永青國(guó)有林場(chǎng)，浙江 慶元 323800）

對(duì)浙江慶元天然林中45年生筆羅子的樹(shù)高、胸徑和材積3個(gè)樹(shù)干解析數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究其生長(zhǎng)規(guī)律。結(jié)果表明：（1）筆羅子樹(shù)高的生長(zhǎng)受環(huán)境條件的影響很大，在生長(zhǎng)期內(nèi)不穩(wěn)定；胸徑和材積的高速生長(zhǎng)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(zhǎng)曲線和平均生長(zhǎng)曲線在生長(zhǎng)期內(nèi)并沒(méi)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(duì)年齡與樹(shù)高、胸徑和材積進(jìn)行擬合計(jì)算，3個(gè)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(zhǎng)規(guī)律。

筆羅子；天然林；生長(zhǎng)規(guī)律；模型

筆羅子，為清風(fēng)藤科Sabiaceae泡花樹(shù)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(tái)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(zhǎng)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(jiān)硬，適宜制農(nóng)具柄和薪炭用，樹(shù)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(shù)干通直，樹(shù)形優(yōu)美，具有較高的觀賞價(jià)值，用作行道樹(shù)、庭院樹(shù)，具有極高的開(kāi)發(fā)前景。

目前，對(duì)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(rèn)為筆羅子為狹生態(tài)位樹(shù)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(shù)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(jià)值的筆羅子擁有極大的研究空間。林木的生長(zhǎng)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(shù)木及其生長(zhǎng)因子的變化規(guī)律，對(duì)指導(dǎo)森林經(jīng)營(yíng)工作具有重要意義[5]。本研究通過(guò)對(duì)筆羅子天然林生長(zhǎng)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(diǎn)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(yàn)地為浙江、福建和江西的三省交界地，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤(rùn)，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(wú)霜期為250 d左右，相對(duì)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(shì)樹(shù)種的天然林常綠闊葉林中沿自然坡面設(shè)30 m×30 m隨機(jī)樣方3個(gè)，按照常規(guī)群落學(xué)方法進(jìn)行樣方調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，喬木層樹(shù)種主要為筆羅子，青岡，毛錐以及楓香樹(shù)4個(gè)樹(shù)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(dá)到34.6%。林下植被主要為烏藥，長(zhǎng)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(shù)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(zhǎng)正常的平均木1株進(jìn)行樹(shù)干解析。伐倒前，先確定其根頸和胸徑位置，并標(biāo)注南北向。伐倒后，用皮尺量取樹(shù)高，在樹(shù)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(biāo)明南北向、解析木號(hào)和斷面高度。圓盤帶回實(shí)驗(yàn)室后以1 a為一個(gè)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(biāo)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(gè)年輪的直徑。

2.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SigmaPlot 10.0繪制各測(cè)樹(shù)因子與生長(zhǎng)量的圖表。用IBM SPSS Statistics 19.0三次多項(xiàng)式（Cubic）對(duì)年齡與樹(shù)高、胸徑和材積進(jìn)行擬合計(jì)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(xiàng)式如下：

y = a0+ a1+ a22+ a33

式中，y分別代表樹(shù)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(zhǎng)過(guò)程分析

3.1.1 樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程分析 由樹(shù)干解析數(shù)據(jù)繪制筆羅子樹(shù)高與年齡的生長(zhǎng)曲線（圖1）。由圖1可知，樹(shù)高的總生長(zhǎng)量隨年齡的增加而增大，45年生時(shí)樹(shù)高達(dá)到12.88 m。在1 ~ 45 a的生長(zhǎng)期內(nèi)筆羅子的連年生長(zhǎng)曲線波動(dòng)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(dá)到0.54 m·a-1，前8 a的連年生長(zhǎng)量較大，保持在0.28 ~ 0.44 m·a-1，之后開(kāi)始下降，在第14年時(shí)降到最低值0.12 m·a-1，這可能是因?yàn)樵诠P羅子的生長(zhǎng)早期，林分尚未郁閉，且對(duì)養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)較低，為林木的生長(zhǎng)提供了有力的環(huán)境，隨著林分的郁閉度越來(lái)越大，以及水熱等條件的不足，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，使樹(shù)高的生長(zhǎng)速度開(kāi)始放緩，并呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，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(zhǎng)環(huán)境，出現(xiàn)了一次生長(zhǎng)高峰期。筆羅子的平均生長(zhǎng)量在前14 a一直處于下降狀態(tài)，之后趨于平緩，波動(dòng)在0.27 ~ 0.30 m·a-1。筆羅子的連年生長(zhǎng)曲線和平均生長(zhǎng)曲線在生長(zhǎng)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(gè)生長(zhǎng)過(guò)程均不穩(wěn)定，其生長(zhǎng)受環(huán)境的影響很大。

圖1 筆羅子樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程

Figure 1 Height growth of

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

圖2 筆羅子胸徑生長(zhǎng)過(guò)程

Figure 2 DBH growth of

圖3 筆羅子材積生長(zhǎng)過(guò)程

Figure 3 Volume growth of

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

3.2 生長(zhǎng)模型的擬合與檢驗(yàn)

擬合結(jié)果（表1）表明，3個(gè)生長(zhǎng)模型的相關(guān)系數(shù)均在0.9以上，而且材積生長(zhǎng)模型的殘差平方和為0，由此可知，3個(gè)測(cè)樹(shù)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(duì)45年生筆羅子生長(zhǎng)規(guī)律的預(yù)測(cè)。

表1 筆羅子數(shù)學(xué)模型擬合結(jié)果

為了進(jìn)一步驗(yàn)證筆羅子生長(zhǎng)模型的準(zhǔn)確性，將各測(cè)樹(shù)因子的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值列表進(jìn)行對(duì)比分析（表2）。由表2可知，預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間的殘差都很小，即預(yù)測(cè)值非常接近實(shí)測(cè)值，說(shuō)明所擬合的參數(shù)方程能較好的反映筆羅子的生長(zhǎng)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(cè)樹(shù)因子生長(zhǎng)模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值對(duì)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(shù)高、胸徑、材積總生長(zhǎng)量分別達(dá)到了12.88 m，14.35 cm，0.134 785 m3。影響樹(shù)木生長(zhǎng)的因子很多，其中最主要的是樹(shù)木的年齡、環(huán)境條件和人為經(jīng)營(yíng)措施[11]。研究表明筆羅子樹(shù)高的生長(zhǎng)受環(huán)境條件的影響很大，在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)較不穩(wěn)定；胸徑和材積的生長(zhǎng)主要集中在26 a以后，后期為筆羅子生長(zhǎng)的速生時(shí)期。掌握林木的生長(zhǎng)規(guī)律對(duì)于確定間伐撫育期，提高造林的經(jīng)濟(jì)效益等具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，林木在生長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)水、肥、熱等條件要求相對(duì)較高[12]，在此期間應(yīng)重視對(duì)林分的管理，從筆羅子的生長(zhǎng)規(guī)律來(lái)看，在前期適當(dāng)進(jìn)行施肥撫育是十分必要的，以滿足其在后期高生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)。

從材積生長(zhǎng)曲線上可得出，45年生筆羅子還沒(méi)有達(dá)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(jìn)一步探討。

根據(jù)樹(shù)干解析數(shù)據(jù)建立的年齡與樹(shù)高、胸徑和材積的生長(zhǎng)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(zhǎng)預(yù)測(cè)，對(duì)于是否可應(yīng)用于其他地區(qū)域＞45年生筆羅子生長(zhǎng)規(guī)律預(yù)測(cè)有待進(jìn)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)。

[1] 中國(guó)科學(xué)院中國(guó)植物志編輯委員會(huì). 中國(guó)植物志：第47（1）卷[M]. 北京：科學(xué)出版社，1985，117.

[2] 浙江植物志編輯委員會(huì). 浙江植物志：第4卷[M]. 杭州：浙江科學(xué)技術(shù)出版社，1992，84.

[3] 林傳文. 福建青岡林主要種群生態(tài)位的研究[J]. 福建林業(yè)科技，2004，31（1）：26－30.

[4] 曹文，俞有明，童再康，等. 筆羅子木材物理學(xué)性質(zhì)的研究[J]. 浙江林業(yè)科技，2015，35（4）：77－80.

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

[6] 裘寶林. 關(guān)于浙江南部森林植物華南、華東兩個(gè)區(qū)系的劃分問(wèn)題[J]. 植物資源與環(huán)境，1995，4（1）：23－30.

[7] 唐守正，郎奎建，李海奎，等. 統(tǒng)計(jì)和生物數(shù)學(xué)模型計(jì)算（ForStat教程）[M]. 北京：科學(xué)出版社，2009.

[8] 潘輝，朱煒，鮑曉紅，等. 福建省火炬松人工林生長(zhǎng)特性研究[J]. 林業(yè)科學(xué)，2003，39（S1）：47－51.

[9] 周光益，林明獻(xiàn)，陳步峰. 尖峰嶺綠楠樹(shù)生長(zhǎng)過(guò)程的研究[J]. 林業(yè)科學(xué)，1999，35（3）：22－27.

[10] 王力賓. 多元統(tǒng)計(jì)分析：模型、案例及SPSS應(yīng)用[M]. 北京：經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社，2010，30－33.

[11] 羅旭，程承旗，馮仲科，等. 樹(shù)木直徑生長(zhǎng)的時(shí)間序列分析及模型預(yù)測(cè)[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（2）：8－12.

[12] 梁友祥，秦武明，玉桂成，等. 桂東南地區(qū)火力楠人工林生長(zhǎng)規(guī)律研究[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，26（2）：150－154.

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(cái)政林業(yè)科技推廣示范項(xiàng)目（〔2017〕TS17號(hào)）

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