廣西國有黃冕林場21年生馬尾松生長過程分析

韋建秋

(廣西國有黃冕林場，廣西 柳州 545600)

馬尾松(Pinusmassoniana)是我國主要人工造林樹種之一，具有耐干旱、耐寒、耐高溫等特點，在中國種植廣泛。馬尾松在我國南方種植已久，廣西桂北地區有大面積種植，而對于馬尾松生長過程研究并不是很多。本文通過對廣西國有黃冕林場21年生馬尾松樹干生長研究，為桂北地區種植馬尾松提供科學依據。

周火明等人通過對湖北省大悟縣仙居項林場喜樹(Camptothecaacuminata)和馬尾松(Cunninghamialanceolata)人工混交林中喜樹生長量的調查，選取標準地標準木進行樹干解析，分析喜樹樹高、胸徑、材積的生長量，研究其生長規律，該試驗結果表明，該地喜樹在前10 a生長較迅速，15 a后呈穩定緩慢生長的趨勢[1]。黃永彬在研究馬蹄荷生長過程中發現其幼齡期的樹高生長較快，而到10 a后開始下降；但是馬蹄荷胸徑生長快速期較長，20 a后才開始緩慢下降[2]。采集王朗自然保護區內一株樹齡為293 a岷江冷杉，截取圓盤獲得生長數據，研究結果表明：在整個生長期內，岷江冷杉的總生長量始終保持較快的增長，平均生長量較平穩，但是連年生長量表現出參差不齊的狀況[3]。李春義等人以甘肅小隴山白皮松(Pinusbungeana)天然次生林為研究對象，通過樹干解析分析其生長指標的生長過程，結果表明：胸徑、樹高、去皮材積的總生長量的變化均呈現遞增趨勢[4]。魏安超等人以云南省香格里拉市兩塊典型樣地內的10株高山松樣木作為研究對象，基于樹干解析測定和計算其單木木材生物量生長及木材生物量生長率，結果表明考慮樣地效應、樣木效應作為隨機效應的單水平混合效應模型和兩水平混合效應模型均提高了模型的擬合精度[5]。

選取標準地標準木進行樹干解析，分析馬尾松直徑、樹高、斷面積、材積的生長量,研究馬尾松樹種生長規律，為馬尾松樹種的保護、栽培、繁殖等提供依據，為天然林保護和人工林培育提供理論支持[6，7]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

將廣西國有黃冕林場沙塘分場設為試驗地，試驗林分處于沙塘分場8林班6小班，地處109°91′ E，24°41′ N，海拔455 m，坡向為西南方向，坡度為10°，坡位為下坡，林下主要植被有鹽膚木、荷木、路邊青、五節芒等。該試驗林地于1998年春季造林，造林初始密度為2 m×3 m，郁閉度為0.8。

1.1.1 解析木的選取與生長環境的記載 在5個具有代表性的20 m×20 m樣地，進行每木檢尺，同時記錄樣方內胸徑大于5 cm的所有喬木個體的樹高、胸徑，并計算每個樣地的馬尾松平均胸徑、平均樹高，依據5個樣地的樹高、胸徑的平均值，依據精度要求，分別找出接近樣地平均值的3株樣木作為平均木，并要求所選的平均木生長正常、無病蟲害、不斷梢。在解析木伐倒之前，記錄其所在位置的立地條件、林分狀況、解析木冠幅及與鄰近樹木的位置關系。

1.1.2 解析木的伐倒與測定 伐倒前，需要準確測定根徑位置的大小和胸徑的大小，并用粉筆在這兩個地方上標記好位置和方向；砍伐過程中，要選擇好樹倒的方向，并提前做好倒向位置的現場清理，以利于后續的測量和截取圓盤，要從根徑處下鋸；伐倒后，要先測定從根徑至第一個死枝和活枝樹干上的高度，然后打去枝丫，用粉筆在整個樹上標記南北方向，并測定樹高1/4、1/2及3/4處的帶皮和去皮直徑。

1.1.3 圓盤截取和圓盤編號 在樹干各分段位置截取圓盤，同時為了確定樹干年齡及內業分析時需要，須在根際和胸高處分別截取圓盤，截取圓盤時應注意圓盤應與樹干垂直。圓盤厚度一般在3～5 cm即可，直徑大的可適當加厚。每個圓盤鋸下后，應立即在非工作面編號。

1.2 樹干解析的內業處理

1.2.1 圓盤的加工 為更加準確測量馬尾松圓盤上的年輪數，需要對圓盤經行初加工，刨光圓盤上的樹皮，然后通過圓心畫東西和南北方向的垂直方向線。

1.2.2 確定樹木年齡 在“0”號盤上分別沿各條半徑線查看年輪數，待4條半徑線上的年輪數完全一致后以此確定樹木的年齡。

1.3 數據處理

利用Excel軟件函數和圖表工具，建立樹干解析木各齡階樹高、直徑和材積計算模板，該模板適合于任何區分方式的解析木計算，具有界面直觀、易于理解、操作簡單的特點[8]。

樹木年齡與各圓盤的年齡數之差即為達此段面高度的年齡，以斷面高為縱坐標，以達到此高的年齡為橫坐標，標出樹高生長過程的曲線圖，從曲線圖上便可查出各齡階的樹高；各齡階的材積等于各區分段材積與梢頭材積之和，其梢頭長度等于各齡階樹高減去梢頭底斷面高度。

將解析木生長過程分析表中的胸徑、樹高和材積按各齡階分別抄錄于樹干生長過程總表中，作為調查因子的總生長量，然后，分別各調查因子計算各齡階的平均生長量、連年生長量、材積生長率及形數。

2 結果與分析

2.1 樹干解析

劃分齡階，量測各齡階的直徑，記錄測量數據，如表1，然后再以樹高(即圓盤高度)為橫坐標，直徑為縱坐標，在各斷面高的位置上，按各齡階直徑大小繪出樹干縱剖面圖(圖1)。可比較直觀體現出各個齡階樹干形狀與各個齡階樹高。從圖1可以看出，馬尾松樹皮較厚，各年齡層的樹高直徑曲線變化比較平穩，因此馬尾松的樹形比較規則，并且通直圓滿，但是樹干梢頭處直徑減小較快，樹干整體來看較尖削。

表1 馬尾松直徑生長進程表

圖1樹干縱剖面

2.2 馬尾松各齡階生長量

2.2.1 總生長量 調查林分馬尾松直徑(圖2)、樹高(圖3)、斷面積(圖4)和單株材積(圖5)的總生長量變化均呈現遞增的趨勢。由圖2和圖3可知，馬尾松樹高和直徑在幼年時(a<10)生長很快，但隨著年齡的增長，樹高和胸徑的總生長量有所減緩，但依舊保持增長的趨勢，沒有大的波動，在調查年齡(21 a)均未達到最大值。

圖2 馬尾松直徑總生長曲線

圖3 馬尾松樹高總生長曲線

由圖4可知，馬尾松斷面積總生長量在19 a前增長均較緩慢，19 a后總斷面積急劇增加；由圖5可知，馬尾松材積的生長量變化符合一般樹木材積生長量的“s”型變化規律，材積在前11 a曲線較平緩，馬尾松材積增長較緩慢，11 a以后增長開始迅速。截至到21 a，馬尾松斷面積和材積的總生長趨勢依然良好，沒有達到最大值，也沒有結束速生期。

圖4 馬尾松斷面積總生長曲線

圖5 馬尾松材積總生長量曲線

2.2.2 總平均生長量和連年生長量 馬尾松直徑、樹高、斷面積和材積平均生長量曲線和連年生長量曲線分別見圖6～9。圖中顯示，馬尾松直徑的平均生長量和連年生長量曲線在3 a時相交，3～5 a均在增加，而且連年生長量增加較快，6 a后馬尾松直徑平均生長量變化較平緩，而連年生長量變化波動較大，兩條曲線在5 a時再次相交，5 a后平均生長量一直大于連年生長量，21 a連年生長量和平均生長量開始接近，21 a馬尾松雖然還沒到達成熟期，但是馬尾松的生長開始變得緩慢；樹高平均生長量和連年生長量曲線的變化與直徑類似，5 a后開始下降，直到17 a 后下降較快，并且在21 a時連年生長量快接近零，生長開始緩慢；10 a后樹高的平均生長量和連年生長量都是下降的，高生長進入緩慢期。

圖6 馬尾松樹高平均生長量和連年生長量

圖7 馬尾松直徑平均生長量和連年生長量

馬尾松斷面積平均生長量和連年生長量總體上來看呈上升趨勢，斷面積生長量逐年增加，并沒有減緩的趨勢，斷面積連年生長量在19 a時增長速度明顯快于平均生長量，始終高于平均生長量；材積的平均生長量變化很穩定，但是連年生長量波動較大，從1～5 a下降，5～13 a上升，13～15 a下降，15 a以后上升的幅度較大，同時在15 a以后材積的連年生長量一直大于平均生長量。從斷面積和材積連年生長量和平均生長量曲線可見馬尾松尚未達到其數量成熟年齡。

圖8 馬尾松斷面積平均生長量和連年生長量

圖9 馬尾松材積平均生長量和連年生長量

2.3 馬尾松樹高形數

形數是表示樹木干形的重要指標，是樹干材積與比較圓柱體體積的比值，當胸高和樹高一定時，飽滿樹干的材積與比較圓柱體的體積相差較小，形數值較大[9]。馬尾松各個齡階的胸高形數變化如圖10所示，胸高形數在5 a前變化很大，在5 a以后，形數基本穩定在0.64～0.48，說明馬尾松的胸徑、樹高生長在5 a以后趨于穩定，馬尾松在幼齡期后生長比較有規律。

圖10 馬尾松各齡階胸高形數變化

3 結論與討論

3.1 從樹高來分析

馬尾松在2～8 a時段，樹高平均生長量在1.5左右，在馬尾松整個生長時期是比較快速的，10～20 a，平均生長量降到1.0左右，21 a以后生長幅度很小的，但是還在緩慢生長，從樹高生長曲線中也可以看出來21 a以后，樹高曲線是比較平緩的，說明生長很慢。在幼齡時期，馬尾松的生長程度很大，進入成熟期時，樹高生長會慢慢減少至停止。

3.2 從材積變化分析

在2～8 a，材積變化很小，馬尾松的材積生長曲線很平緩，10 a后材積生長增長較快，并且比較穩定，曲線只是稍微有點起伏，但不明顯，說明這個時期的自然環境比較適合馬尾松生長，無論是在水分、土壤肥力、溫度還是其他方面都比較適宜。從材積平均生長量來看，10～21 a材積生長量很穩定，只是會有微弱的變化，但增長較快。

3.3 從胸徑、斷面積分析

從胸徑和斷面積曲線來分析，兩條曲線都是比較有規律地上升，但是不同的是，斷面積在2～19 a內變化很小，曲線很平緩，而胸徑卻是變化比較大。19 a后馬尾松斷面積和直徑連年生長量急劇增大，可能是這個時候的環境變化比較突然，馬尾松的生長突然受到了影響，導致胸徑發生了較大的改變，由于斷面積的大小與胸徑的大小有直接的聯系，所以斷面積也會發生同樣的變化。馬尾松的直徑和斷面

積均沒有 達到最大值，在21 a的時候馬尾松生長還在繼續，沒有達到成熟期。

3.4 從形數分析

馬尾松第1年到第3年的形數比較大，在這期間馬尾松的干形變化較大。5年后形數比較穩定，基本在0.5左右有點微弱的變化，5年后馬尾松的干形沒多大變化，生長也很穩定，幾乎沒有發生什么變化，馬尾松在很有規律地生長。

3.5 結合馬尾松縱剖面圖分析

前20 a樹高和胸徑生長都比較快，也比較均勻，越往后曲線越密集，說明馬尾松生長開始變得緩慢。所以馬尾松最好生長時期是2～8 a，10～20 a為馬尾松材積、樹高、胸徑等正常生長時期，也是馬尾松整個生長時期木材長得最好的時期，越往后到了馬尾松的成熟或過熟期，馬尾松各指標達到最大值后，開始生長得很緩慢，但也沒有停止生長。