鄂西紅豆樹生長規(guī)律研究

林小青　周俊新　曹祖寧

鄂西紅豆樹生長規(guī)律研究

林小青1周俊新1曹祖寧2

（1.福建林業(yè)職業(yè)技術學院福建南平353000；2.南平市延平區(qū)林業(yè)局福建南平353000）

利用閩北地區(qū)鄂西紅豆樹樹干解析材料，再對單分子方程、邏輯斯蒂方程、廣義邏輯斯蒂方程、理查茲方程以及Korf方程進行篩選，確定最優(yōu)的生長建模方程，建立胸徑、樹高和材積數(shù)學模型，對生長曲線進行分析。結果表明，Ⅰ、Ⅱ類地胸徑、樹高、材積的連年生長量達到峰值分別為25 a、25 a、35 a，平均生長量達到峰值分別為35 a、35 a、50 a；Ⅰ類地鄂西紅豆樹胸徑、樹高、材積平均生長量達到頂峰時的時間與Ⅱ類地的并無差別，平均生長量和連年生長量在數(shù)值上有所差別。

鄂西紅豆樹；生長方程；量化評價；生長規(guī)律

鄂西紅豆樹（Hemsl.etWils），別名花櫚木、黑樟、烏樟絲、番紅木、花梨木，喬木，屬蝶形花科，自然分布于福建、浙江、安徽、四川等省海拔550 m以下的丘陵地帶、低山、谷地、溪邊樹林中[1]。樹干矮，生長旺盛，萌芽性強。鄂西紅豆樹材性優(yōu)良，木材堅硬細致，紋理美麗，有光澤，為優(yōu)良的木雕工藝、高級家具、藝術品等用材；種子艷紅，為裝飾品[2]。鄂西紅豆樹是我國特有三級珍稀的用材林，天然林資源已經枯竭，目前文獻對鄂西紅豆樹的生長規(guī)律還處于探索研究中[3]。本文利用閩北地區(qū)的鄂西紅豆樹平均木的樹干解析材料，對其生長過程進行探討，并探明鄂西紅豆樹生長的穩(wěn)定性，為珍稀樹種的培育，建立珍稀樹種儲備基地，為制定適宜的營造林措施提供科學決策。在鄂西紅豆樹經營過程中要加大人為干擾，根據(jù)其生長特性，制定適地適樹的營林措施，為鄂西紅豆樹的合理經營、主伐年齡的確定提供科學決策，也為經濟成熟和工藝成熟及經營目標確定合理的采伐年齡。

1 調查地概況

調查地位于閩北地區(qū)，介于北緯26°15′—28°19′、東經117°00′—119°17′之間，屬中亞溫帶海洋性季風氣候，分布區(qū)年均氣溫在18.4 ℃～19.3 ℃，極限高溫42.2 ℃，極限低溫-3.2 ℃～3.9 ℃，降水量2 076.9 mm，蒸發(fā)量1 978.6 mm，年均濕度82.3%，海拔163 m～310 m，坡度23°～40°，坡向東南，立地質量等級為Ⅰ、Ⅱ級，腐殖層厚度6 cm～20 cm，植被下木主要由鐵芒萁組成。

2 研究方法

2.1 資料收集

在閩北地區(qū)的鄂西紅豆樹Ⅰ、Ⅱ類地林分內，選擇具有典型性的地段設置標準地，每個區(qū)域面積為0.04 hm2，分別在標準地內進行每木調查，調查胸徑、樹高、枝下高、冠幅、蓄積量等數(shù)據(jù)[4]。在每一徑階內選取5株樣木，繪制樹高曲線，查平均胸徑對應的樹高。以標準地的平均胸徑和平均樹高為標準，按5%的允許誤差區(qū)間在Ⅰ、Ⅱ類地內各選擇3株解析木進行樹干解析。以5 a為齡階，測算各年階的胸徑、樹高和材積，將3株解析木的數(shù)值作為研究閩北地區(qū)鄂西紅豆樹的數(shù)據(jù)材料[5]。

2.2 生長方程的選擇和評價

3 結果分析

3.1 方程擬合結果

對閩北地區(qū)鄂西紅豆樹Ⅰ、Ⅱ類地的胸徑、樹高、材積進行調查，獲得基礎數(shù)據(jù)資料，進行數(shù)據(jù)整理，利用SPSS軟件進行建模擬合，可得相關參數(shù)，結果如表1～表3[8-9]。

根據(jù)獲得誤差和指數(shù)來選擇鄂西紅豆樹生長最優(yōu)方程，對胸徑、樹高、材積的方程評價參數(shù)進行量化評價[10]。例如，胸徑5個方程中，利用5分制，誤差最小的給5分，其次4分，剩余的以此類推。而相關指數(shù)則相反，相關指數(shù)值最大的方程評為5分，其次4分，剩余的以此類推[11]。方程的評價結果見表1～表3的分值項。

表1胸徑生長方程參數(shù)與評價

類型方程類型abcdSR2EP分值 Ⅰ類地（1）113.565 20.006 1 2.213 50.967 120.68%22.06%6 （2）32.880 823.726 60.118 0 0.962 20.993 831.38%34.63%6 （3）34.581 11.265 70.080 35.190 90.503 20.998 315.74%17.09%14 （4）37.156 90.055 73.039 7 0.336 80.999 20.72%2.91%20 （5）56.834 934.461 51.024 7 0.573 20.997 99.06%11.95%14 Ⅱ類地（1）106.209 20.005 1 1.784 20.966 428.33%29.02%6 （2）26.117 823.552 30.115 4 0.909 80.991 341.23%43.68%8 （3）29.305 22.0060.080 34.374 81.190 00.985 07.67%19.64%10 （4）29.858 10.053 32.967 3 0.286 70.999 13.21%4.31%19 （5）46.677 931.857 70.997 8 0.691 60.995 0-3.04%10.88%17

注：方程（1）～（5）依次指單分子方程、邏輯斯蒂方程、廣義邏輯斯蒂方程、理查茲方程以及Korf方程，下同。

表2樹高生長方程參數(shù)與評價

類型方程類型abcdSR2EP分值 Ⅰ類地（1）43.111 60.012 0 1.134 70.978 212.33%16.68%4 （2）26.814 314.221 20.099 7 0.150 90.997 25.42%8.02%13 （3）28.173 21.643 00.071 63.304 60.353 80.998 52.55%5.32%18 （4）32.417 50.038 71.905 7 0.504 40.997 0-2.76%5.17%15 （5）80.886 711.604 90.576 5 0.71540.993 8-4.11%7.94%10 Ⅱ類地（1）37.787 60.014 9 1.279 40.972 417.62%19.29%4 （2）22.675 414.588 00.099 2 0.430 50.996 94.57%7.03%12 （3）23.992 71.338 20.069 33.894 80.202 50.999 51.5%2.55%19 （4）27.721 30.038 11.935 7 0.293 70.998 6-3.11%5.09%17 （5）68.679 612.182 60.587 3 0.483 30.996 1-4.71%8.07%8

表3材積生長方程參數(shù)與評價

類型方程類型abcdSR2EP分值 Ⅰ類地（1）1.691 40.006 3 0.101 10.834 426.12%29.84%5 （2）0.613 84.797 90.132 8 0.015 90.995 828.4%29.81%9 （3）0.636 26.473 30.100 84.198 00.005 10.999 6-8.12%9.83%19 （4）0.661 30.082 213.097 0 0.006 60.999 3-22.43%24.45%15 （5）4.977 926.112 60.612 6 0.049 70.960 01.22%26.84%12 Ⅱ類地（1）1.513 50.005 9 0.087 90.829 020.4%23.95%7 （2）0.563 24.798 90.126 5 0.012 70.996 435.32%38.08%8 （3）0.565 15.367 10.093 24.422 80.003 20.999 8-1.65%4.55%20 （4）0.594 20.074 311.225 1 0.006 10.999 2-21.86%23.26%15 （5）39.00726.943 30.623 7 0.051 60.941 03.63%33.05%10

通過對表中各個參數(shù)的比較與評分，可以很直觀地看出Ⅰ、Ⅱ類地鄂西紅豆樹胸徑最優(yōu)生長模型方程均為理查茲方程，樹高和材積最優(yōu)生長模型方程也都是廣義邏輯斯蒂方程。

3.2 胸徑生長過程

閩北地區(qū)Ⅰ、Ⅱ類地鄂西紅豆樹胸徑的生長量相關曲線如圖1、圖2所示。Ⅰ類地的胸徑生長在前10 a生長緩慢，連年生長量不足0.6 cm，10 a后連年生長量增長加快，超過0.6 cm，連年生長量在25 a達到頂峰，峰值為0.93 cm，此時胸徑為13.82 cm；平均生長量在前15 a內數(shù)值較小，不足0.5 cm，24 a后超過0.6 cm，35 a時平均生長量達到頂峰，其峰值為0.67 cm，此時胸徑為24.96 cm。Ⅱ類地胸徑在前10 a生長緩慢，連年生長量還不到0.6 cm，25 a時連年生長量達到頂峰，其峰值為0.7 cm，此時胸徑為11.35 cm；平均生長量在前15 a內還不到0.4 cm，28 a后超過0.5 cm，并持續(xù)到45 a，35 a時平均生長量達到頂峰，其峰值為0.52 cm，此時胸徑為19.62 cm。

圖1　Ⅰ類地胸徑平均生長量和連年生長量

圖2　Ⅱ類地胸徑平均生長量和連年生長量

3.3 樹高生長過程

閩北地區(qū)Ⅰ、Ⅱ類地鄂西紅豆樹樹高的生長量相關曲線如圖3、圖4所示。Ⅰ類地樹高前10 a連年生長量還不到0.5 m，10 a后增長加快，超過0.5 m，25 a時達到頂峰，其峰值為0.65 m，此時樹高為14.19 m。而Ⅱ類地樹高前15 a增長緩慢，還不到0.4 m，樹高連年生長量25 a時到達頂峰，其峰值為0.55 m，此時樹高為11.36 m。Ⅰ類地平均生長量在35 a時達到頂峰，其峰值為0.5 m；Ⅱ類地平均生長量也在35 a時達到頂峰，其峰值為0.45 m。

圖3　Ⅰ類地樹高平均生長量和連年生長量

圖4　Ⅱ類地樹高平均生長量和連年生長量

3.4 材積生長過程

閩北地區(qū)Ⅰ、Ⅱ類地鄂西紅豆樹材積的生長量相關曲線如圖5、圖6所示。Ⅰ類地材積連年生長量前期增長緩慢，20 a后增長加快，35 a時達到頂峰，其峰值為0.02 m3；材積平均生長量前40 a還不到0.01 m3，40 a后增長加快，生長量增長到55 a。圖5中兩條曲線相交于50 a，此時材積平均生長量為0.011 1 m3，材積為0.560 7 m3，50 a為Ⅰ類地數(shù)量生長成熟齡。Ⅱ類地30 a時材積連年生長量還不到0.001 m3，30 a后增長超過0.015 m3，35 a時達到頂峰，其峰值為0.08 m3。圖6中兩條曲線相交于50 a，此時材積平均生長量為0.009 3 m3，材積為0.485 3 m3，50 a為Ⅱ類地數(shù)量生長成熟齡。

圖5　Ⅰ類地材積平均生長量和連年生長量

圖6　Ⅱ類地材積平均生長量和連年生長量

4 結語

本研究對5個方程進行量化評價，篩選最佳的方程對閩北地區(qū)Ⅰ、Ⅱ類地鄂西紅豆樹的胸徑、樹高、材積進行分析，通過平均生長量和連年生長量對鄂西紅豆樹生長規(guī)律進行分析研究。Ⅰ、Ⅱ類地鄂西紅豆樹胸徑平均生長量和連年生長量兩條曲線相交于35 a，即35 a時平均生長量達到頂峰。在森林經營期間，35 a左右可進行間伐，滿足林木高效生長對養(yǎng)分與立體空間的需要。Ⅰ、Ⅱ類地鄂西紅豆樹樹高平均生長量和連年生長量相交于35 a，即Ⅰ類地與Ⅱ類地鄂西紅豆樹樹高平均生長量達到頂峰時為35 a。Ⅰ、Ⅱ類地鄂西紅豆樹材積兩條曲線相交于50 a，50 a為數(shù)量生長成熟齡。由此可知，Ⅰ類地鄂西紅豆樹胸徑、樹高、材積平均生長量達到頂峰時的時間與Ⅱ類地的并無差別，只是平均生長量和連年生長量的數(shù)值上有所差別。在其經營過程中要加大人為干擾，根據(jù)生長特性，制定適地適樹的營林措施，為鄂西紅豆樹的合理經營、主伐年齡的確定提供科學決策，也為經濟成熟和工藝成熟及經營目標確定合理的輪伐期，探明了鄂西紅豆樹的生長規(guī)律，為良種選育與推廣提供理論依據(jù)。

[1]邱遞生.木莢鄂西紅豆樹人工林生態(tài)系統(tǒng)生產力和林木生長規(guī)律的研究[J].南京林業(yè)大學學報(自然科學版),1991(3):60-62.

[2]鄭雙全.鄂西紅豆樹在混交林(紅豆×杉木)中的生長規(guī)律研究[J].福建林業(yè)科技,2000(4):28-30.

[3]鄭文國.馬占相思人工林生長規(guī)律研究[J].福建林業(yè)科技,2000(S1):37-38.

[4]蘇金德.濱海砂地厚莢相思人工林生長特性研究[J].防護林科技,2000(4):1-3.

[5]詹石金.紅豆樹生長方程適應性分析[D].福州:福建農林大學,2018.

[6]范立敏,林小青,曹祖寧,等.福建茫蕩山天然小葉青岡生長規(guī)律研究[J].林業(yè)資源管理,2014(4):74-77,97.

[7]曹祖寧.小葉青岡林分生長模型及其種群生態(tài)學特征研究[D].福州:福建農林大學,2008.

[8]楊長職.福建青岡天然林生長規(guī)律的研究[J].華東森林經理,2005,19(3):29-33.

[9]江希鈿,林文清.柳杉人工林單木材積生長模型的研究[J].福建林學院學報,1995(4):380-385.

[10]HYINK D M,MOSER J W.A generalized framework forprojecting forest yield and stand structure using diameter distributions[J].Forest Science,1983(1):85-95.

[11]井上由扶.森林評價[M].于政中,譯.北京:中國林業(yè)出版社,1984.

Study on Growth Law of Red Bean Trees in Western Hubei

Lin Xiaoqing1Zhou Junxin1Cao Zuning2

（1. Fujian Forestry Vocational & Technical College, Nanping, Fujian, 353000; 2. Forestry Bureau in Yanping District in Nanping City, Nanping, Fujian, 353000）

This article uses analytical materials from the trunk of red bean tree in western Hubei in northern Fujian, applies the single-molecule equation, logistic equation, generalized logistic equation, Richards equation and Korf equation to determine the optimal growth modeling equation. Then, the equation can be used to establish mathematical models of diameter at breast height, tree height and volume to analyze the growth curve. Results show that continuous annual growth of diameter at breast height, tree height, and volume of Class I and Class II land reached their peaks of 25a, 25a, and 35a, respectively, and the average growth reached their peak values of 35a, 35a, and 50a, respectively. The average growth time of DBH, tree height, and volume of red bean trees in Class I land in western Hubei is the same as that of Class II land, and the numerical difference is average growth and annual growth.

Red Bean Trees in Western Hubei; growth equation; quantitative evaluation; growth law

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.12.09

S792.99

A

2095-1205(2021)12-24-04

林小青（1982- ），男，漢族，福建福清人，碩士，講師，研究方向為森林經理。