陳建忠, 蘇少川, 顏歡歡, 張根水, 龔 輝, 劉劍斌, 周世玉, 黃盛華

(南平市建陽(yáng)區(qū)林業(yè)局，福建 南平 354200)

閩北地區(qū)千年桐人工幼林生長(zhǎng)規(guī)律

陳建忠, 蘇少川, 顏歡歡, 張根水, 龔 輝, 劉劍斌, 周世玉, 黃盛華

(南平市建陽(yáng)區(qū)林業(yè)局，福建 南平 354200)

定量分析千年桐地徑、樹(shù)高生長(zhǎng)規(guī)律，并利用Logistic模型對(duì)其生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行擬合。結(jié)果表明，千年桐5年生人工林平均地徑和樹(shù)高分別為8.49 cm、3.59 m。地徑和樹(shù)高的總生長(zhǎng)量均在第2年迅速增加，但樹(shù)高生長(zhǎng)到第5年時(shí)趨于緩慢。地徑連年生長(zhǎng)量隨林齡的增加呈明顯的上升趨勢(shì)，且逐漸遠(yuǎn)離平均生長(zhǎng)量曲線。樹(shù)高連年生長(zhǎng)量隨林齡的增加呈波浪式增長(zhǎng)趨勢(shì)，5年間與平均生長(zhǎng)量發(fā)生2次交叉，說(shuō)明樹(shù)高的生長(zhǎng)受外界條件的影響比地徑更為敏感。

閩北; 千年桐; 人工幼林; 生長(zhǎng)規(guī)律

千年桐(Aleuritesmontana)為大戟科(Euphorbiaceae)油桐屬(VerniciaLour)植物，其干種仁含油率達(dá)60%-70%，被列為我國(guó)優(yōu)先開(kāi)發(fā)利用的木本燃料油能源樹(shù)種之一[1]。千年桐桐油可作為環(huán)保型油墨、高級(jí)油漆和生物柴油的原料，桐油制品對(duì)環(huán)境和人體健康威脅程度相對(duì)較低，具有廣泛的應(yīng)用前景。近年對(duì)千年桐的研究主要集中在幼苗生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)元素變化及利用[2-4]、苗木的熱值分析與營(yíng)養(yǎng)診斷[5-6]、葉綠素?zé)晒馓匦耘c內(nèi)源激素[7-10]、根的化學(xué)成分與種子油提取工藝[11-12]、生物量與林隙特征[13-14]、林分凋落物分解與生態(tài)林近自然經(jīng)營(yíng)[15-16]等方面，對(duì)千年桐人工幼林的生長(zhǎng)規(guī)律及生長(zhǎng)模型的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究以建陽(yáng)市外墩采育場(chǎng)湖橋工區(qū)的千年桐人工林為研究對(duì)象，運(yùn)用Logistic生長(zhǎng)曲線分析其生長(zhǎng)規(guī)律，以期為千年桐人工林的經(jīng)營(yíng)管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

建陽(yáng)市地處閩北武夷山南面，北緯27°06′-27°43′，東經(jīng)117°31′-118°38′，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，溫和濕潤(rùn)，四季分明，日照充足，雨季集中。該區(qū)年平均氣溫18.1 ℃，極端最高氣溫41.3 ℃，極端最低氣溫-8.7 ℃，無(wú)霜期280 d，年平均日照總時(shí)數(shù)1 802.7 h，7月日照時(shí)數(shù)達(dá)250 h，2月日照時(shí)數(shù)僅87.7 h，年平均降雨量1 742 mm。土壤類(lèi)型主要為紅壤，占所有土壤面積的80%。

1.2 研究方法

千年桐林分為建陽(yáng)市林業(yè)局于2009年春采用實(shí)生苗營(yíng)造的人工試驗(yàn)林。按不同種植密度將試驗(yàn)地劃分為6個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)又按不同坡位(上、中、下)劃分6個(gè)小區(qū)，在每個(gè)小區(qū)設(shè)置個(gè)面積為25.8 m×25.8 m的固定樣地。2009-2013年，每年于千年桐落葉的秋季對(duì)樣地進(jìn)行每木檢尺，測(cè)量樣地內(nèi)林木地徑、樹(shù)高。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)過(guò)程

以千年桐人工林36個(gè)樣地的5年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，計(jì)算林分平均地徑、樹(shù)高的總生長(zhǎng)量(表1)。由表1可知，千年桐地徑、樹(shù)高的生長(zhǎng)隨時(shí)間的推移呈S型曲線增加，生長(zhǎng)至第5年時(shí)，地徑、樹(shù)高總生長(zhǎng)量平均值分別為8.49 cm、3.59 m，平均生長(zhǎng)量分別為1.70 cm、0.72 m。

表1 不同林齡千年桐人工幼林的地徑與樹(shù)高生長(zhǎng)量

2.2 地徑生長(zhǎng)規(guī)律

由圖1可以看出，千年桐人工幼林地徑總生長(zhǎng)量隨著林齡的增加呈指數(shù)型增長(zhǎng)，5年生時(shí)地徑總生長(zhǎng)量最大，達(dá)8.49 cm；連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量在造林后1-4年增長(zhǎng)緩慢，第5年迅速增加，連年生長(zhǎng)量第5年增長(zhǎng)量是前4年總和的1.1倍。這是由于造林前4年林木個(gè)體的生長(zhǎng)主要是對(duì)周?chē)h(huán)境的適應(yīng)性生長(zhǎng)，自身各器官的生長(zhǎng)處于初期階段，不能充分吸收并利用生存環(huán)境的光、溫、水、養(yǎng)分等資源，個(gè)體自身競(jìng)爭(zhēng)力弱。但當(dāng)植物完全適應(yīng)生存環(huán)境后，就能充分利用外界資源迅速生長(zhǎng)。造林后第2年平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量出現(xiàn)第1次交峰，之后連年生長(zhǎng)量一直大于平均生長(zhǎng)量，并有逐漸拉大的趨勢(shì)，說(shuō)明千年桐的地徑生長(zhǎng)在第2年就進(jìn)入速生期，這可能與千年桐的生物學(xué)特性有關(guān)，即千年桐的速生性。

2.3 樹(shù)高生長(zhǎng)規(guī)律

由圖2可知，千年桐樹(shù)高總生長(zhǎng)量在第2-4年迅速增長(zhǎng)，其他年份增長(zhǎng)緩慢，總體呈“S”型曲線增長(zhǎng)，即Logistic生長(zhǎng)曲線。樹(shù)高連年生長(zhǎng)量呈波浪式曲線，造林后第2年出現(xiàn)第1個(gè)波谷，連年生長(zhǎng)量達(dá)到最低值，僅0.21 m；第4年出現(xiàn)第1個(gè)波峰，連年生長(zhǎng)量達(dá)到最大值，為1.41 m。5年間，連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量發(fā)生了2次交峰，分別在第2-3年、第4-5年之間，說(shuō)明千年桐人工幼林在前5年的連年生長(zhǎng)量波動(dòng)較大，這可能是由于36個(gè)樣地的土壤養(yǎng)分、水分、地形格局與種植密度不同。因此，所表現(xiàn)出來(lái)的連年生長(zhǎng)量曲線是外界自然因素和人為因素綜合作用的結(jié)果。平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量相類(lèi)似，只是波動(dòng)的幅度較小。

圖1 千年桐人工幼林地徑生長(zhǎng)曲線

2.4 生長(zhǎng)模型擬合

2.4.1 地徑、樹(shù)高生長(zhǎng)模型的建立 極限值K的算法見(jiàn)文獻(xiàn)[19]。將千年桐林齡、地徑、樹(shù)高按一一對(duì)應(yīng)關(guān)系代入Logistic生長(zhǎng)模型，經(jīng)SPSS程序擬合，建立測(cè)樹(shù)因子與林齡間的回歸模型(表2)。由表2可知，地徑、樹(shù)高的生長(zhǎng)相關(guān)系數(shù)R2較高，分別為0.994、0.964，說(shuō)明千年桐的地徑、樹(shù)高與林齡間存在顯著的回歸關(guān)系，適用于之后生長(zhǎng)走勢(shì)的預(yù)測(cè)。

表2 千年桐Logistic生長(zhǎng)模型及回歸假設(shè)檢驗(yàn)

2.4.2 地徑、樹(shù)高生長(zhǎng)階段劃分 對(duì)Logistic生長(zhǎng)方程進(jìn)行二階求導(dǎo)并令其等于0，可求得植物生長(zhǎng)發(fā)育最快的時(shí)間點(diǎn)，即速生點(diǎn)。對(duì)Logistic生長(zhǎng)方程進(jìn)行三階求導(dǎo)并令其等于0，可求得2個(gè)時(shí)間值，數(shù)值較小的時(shí)間點(diǎn)為個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的速生期起點(diǎn)，數(shù)值較大的為速生期終點(diǎn)。因此，Logistic曲線有3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，分別為始盛期、速生期、盛末期。Logistic生長(zhǎng)方程的一階、二階導(dǎo)數(shù)及3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式和具體求解過(guò)程參考文獻(xiàn)[20-22]。

按照上述計(jì)算方法求解千年桐地徑、樹(shù)高的各生長(zhǎng)點(diǎn)，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，千年桐樹(shù)高比地徑更早達(dá)到速生點(diǎn)，相差2 a左右。地徑和樹(shù)高分別于第6年、第4年進(jìn)入速生期，相差2 a。地徑第10年即結(jié)束速生期，持續(xù)不足5 a；樹(shù)高是第8年后結(jié)束速生，持續(xù)4 a。

表3 Logistic模型預(yù)測(cè)千年桐地徑、樹(shù)高生長(zhǎng)階段

3 討論

本研究表明，5年生千年桐林分平均樹(shù)高僅3.59 m，樹(shù)高平均年生長(zhǎng)量不足0.8 m·a-1，這一數(shù)值可能偏低。在實(shí)際調(diào)查中，因造林的密度、坡位、坡度、坡向不同，各樣地中千年桐長(zhǎng)勢(shì)差異明顯。如上坡或坡頂位置千年桐的長(zhǎng)勢(shì)總體較差，5年生平均樹(shù)高僅2.2 m左右，這可能由于坡頂土層較薄，下雨時(shí)節(jié)土壤養(yǎng)分容易流入中坡或坡底，且坡頂相對(duì)溫度較低，最終導(dǎo)致千年桐整體林分樹(shù)高偏低。該千年桐試驗(yàn)林在早期生長(zhǎng)中容易發(fā)生分枝，主干不明顯，抑制樹(shù)高的生長(zhǎng)，也是造成林分平均樹(shù)高偏低的原因。5年生幼林從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期到結(jié)果始期樹(shù)體生長(zhǎng)旺盛，開(kāi)始形成樹(shù)冠和骨干枝，逐漸形成樹(shù)體結(jié)構(gòu)。如何保證樹(shù)體健壯生長(zhǎng)，加速樹(shù)冠形成，進(jìn)一步培養(yǎng)良好的樹(shù)型，迅速提高產(chǎn)量，促進(jìn)早產(chǎn)豐產(chǎn)，尚需進(jìn)一步研究。

本研究試驗(yàn)材料來(lái)源于建陽(yáng)市林業(yè)局千年桐人工試驗(yàn)林的36個(gè)固定樣地，由于目前僅監(jiān)測(cè)到5 a的數(shù)據(jù)，所研究的結(jié)果僅表示千年桐幼林的生長(zhǎng)規(guī)律，對(duì)于千年桐的生長(zhǎng)表現(xiàn)，除了用Logistic生長(zhǎng)方程進(jìn)行預(yù)測(cè)外，還需要更多年份的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證與分析。

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(責(zé)任編輯:張?jiān)蒲?

The growth patterns of manmade sapling forests ofAleuritesmontanain northern Fujian

CHEN Jian-zhong， SU Shao-chuan， YAN Huan-huan， ZHANG Gen-shui， GONG Hui，LIU Jian-bin， ZHOU Shi-yu， HUANG Sheng-hua

(Forestry Bureau of Jianyang District in Nanping, Nanping, Fujian 354200, China)

Growth rhythm of ground diameter and height ofAleuritesmontanawas analyzed quantitatively, using Logistic model to fit the growth dynamics ofA.montana. The average ground diameter and tree height of forest stand were respectively 8.49 cm and 3.59 m in 5 years oldA.montana. The total growth of ground diameter and tree height both increased rapidly in the second year, but the tree height tended to grow slowly in the fifth year. The successive growth in ground diameter showed rising tendency with the passage of time, and gradually away from the average growth curve. The successive growth of tree height showed wavy forward with the passage of time, and occurring two times peak with the average growth in 5 years, which indicated that the growth of tree height influenced by external conditions was more sensitive than ground diameter.

northern Fujian;Aleuritesmontana; young plantation; growth pattern

2015-01-22

福建省教育廳資助項(xiàng)目(JA05228)。

陳建忠(1962-)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師。研究方向：森林培育。Email：jycjz238@163.com。

S750

A

1673-0925(2015)03-0156-04

10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2015.03.003