黎彥章，文雙全*，李 靜，秦 珊，林有毅，賀文靜

(1．漢中市林業(yè)科學研究所,陜西 漢中 723000；2.漢中市黎坪實驗林場，陜西 南鄭 723100)

日本落葉松(Larixkaempferi)原產(chǎn)日本本州島中部山區(qū)，屬溫帶喜冷濕樹種，世界各國經(jīng)過150年的引種試種，已證明日本落葉松具有容易繁殖、開花結實較早、生長快、干形好、適應范圍廣的特點[1]，因而被公認為短周期用材樹種，受到北半球許多國家的高度重視，成為高海拔濕冷山區(qū)重要的優(yōu)良造林樹種。我國1960年首先從朝鮮引進試種，在海拔1 250～1 600 m的采伐跡地上造林，表現(xiàn)為生長快、干形好、郁閉早、林相整齊等特點，具有較大的生產(chǎn)潛力[2-3]。

漢中地區(qū)地處秦巴山之間，從20世紀50年代至90年代末，秦巴山林區(qū)森林被過度采伐，面積減少約12萬hm2，資源貯量下降了70%。由于日本落葉松自然分布的地理位置與我國山東省沂蒙山區(qū)相對應，而主要氣候因子則與秦嶺、大巴山和武陵山區(qū)相似，從20世紀70年代中期開始，陜西省林業(yè)廳在分布于秦巴山區(qū)的直屬林場和部分縣屬林場陸續(xù)引種日本落葉松，在采伐跡地更新造林，根據(jù)陜西省林業(yè)廳專項調(diào)查，造林面積1.527萬hm2[4]。本次調(diào)查的日本落葉松人工林是漢中市黎坪實驗林場于1988年造林，面積55 hm2。20世紀90年代末天然林保護工程實施，2003年國家南水北調(diào)中線工程開工，秦巴山林區(qū)位于水源涵養(yǎng)區(qū)，全面禁伐，日本落葉松的經(jīng)營目標由原來的短周期材用林轉變?yōu)殚L周期生態(tài)林。

本次從人工林中選取平均木作解析木，研究日本落葉松在漢中地區(qū)的生長規(guī)律，為將日本落葉松作為長周期生態(tài)林經(jīng)營提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)自然概況

漢中市黎坪實驗林場地處漢中市南鄭區(qū)元壩鎮(zhèn)，屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，海拔1 350～1 800 m，年平均溫度11.4 ℃，全年≥10 ℃活動積溫3 800 ℃，無霜期221～254 d，年平均降水量1 100 mm，冬春降雨量少，夏秋降雨量多，年平均日照時數(shù)1 500～1 600 h。

調(diào)查樣地位于黎坪實驗林場炮坪第2小班，海拔1 430 m，小班面積1 hm2，郁閉度0.9，1988年造林，密度為1 290株·hm-2。土壤為黃棕壤，肥力中等，PH值6.5～7.0。林下灌木有懸鉤子、山梅花等，草本層有苔草、菊科植物、苔蘚、厥類，從林緣到林中心灌木草本逐漸減少。

1.2 試驗林調(diào)查

調(diào)查于2017年6月進行，確定小班中生長正常的20株觀測株，根據(jù)觀測株的平均胸徑選取平均木1株作為解析木，測量樹高、胸徑、冠幅，解析木按照2 m區(qū)分段截取圓盤，采用2 a為1個齡階進行樹干解析和材積求算，用常規(guī)方法對圓盤進行年輪、直徑的判別和測定[5]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel對胸徑、地徑、樹高及材積生長量進行統(tǒng)計, 用MATLAB2013R，調(diào)用最小二乘法多項式曲線擬合polyfit函數(shù)建立生長量模型、polyval、polyconf函數(shù)進行模型預測及誤差估計。

2 結果與分析

通過對日本落葉松的材積生長量、胸徑生長量、地徑生長量和樹高生長量進行分析，擬合出日本落葉松材積、胸徑、地徑、樹高總生長量與樹齡曲線圖和數(shù)學模型。通過曲線圖和模型預測圖判別生長規(guī)律。

2.1 材積生長量模型

2.1.1 材積生長擬合圖及生長量模型

(1)材積生長量擬合圖(圖1)。經(jīng)計算材積生長量模型為：

y=0.000 5t2+0.009 7t+0.027 4

(1)

圖1 日本落葉松材積與樹齡擬合圖

(2)模型檢驗結果。進行回歸效果的F檢驗，經(jīng)計算，決定系數(shù)r2=0.998 1，F(xiàn)1=6 209.0，F(xiàn)0.05=4.747 2，F(xiàn)1?F0.05，且r2接近于1；材積生長量模型達到極顯著，模型成立。

(3)模型預測值及預測圖(圖2)。利用模型(1)對材積生長量預測，并作出0.95置信區(qū)間(表1)。

表1材積生長量預測結果

圖2 模型預測圖

2.1.2 材積生長規(guī)律 材積生長同時受到胸徑和樹高生長的影響，從圖1和材積生長量模型表明：材積平均生長量呈現(xiàn)拋物線性上升趨勢，前6年材積增長較緩，第7年至第29年快速增長，趨勢向上，表明日本落葉松在第29年未達到數(shù)量成熟年齡，材積生長潛力大。

2.2 胸徑生長量模型

2.2.1 胸徑生長擬合圖及生長量模型

(1)胸徑生長量擬合圖(圖3)。經(jīng)計算胸徑生長量模型為：

圖3 日本落葉松胸徑與樹齡擬合圖

y=0.001 7t3-0.106 5t2+2.498 7t-1.798 8

(2)

(2)模型檢驗結果。進行回歸效果的F檢驗經(jīng)計算，決定系數(shù)r2=0.999 4，F(xiàn)2=21 498.0，F(xiàn)0.05=4.747 2，F(xiàn)2?F0.05，且r2接近于1；胸徑生長量模型達到極顯著，模型成立。

(3)模型預測值及預測圖(圖4)。利用模型(2)對胸徑生長量預測，并作出0.95置信區(qū)間(表2)。

表2胸徑生長量預測結果

圖4 胸徑模型預測值與預測圖

2.2.2 胸徑生長規(guī)律分析 從圖3和胸徑生長量模型表明：胸徑前15年快速增長，第16年開始至第29年增速有所減緩，但仍呈強勁上升趨勢。

2.3 地徑生長量模型

2.3.1 地徑生長擬合圖及生長量模型

(1)地徑生長量擬合圖(圖5)。經(jīng)計算地徑生長量模型為：

y=0.002 0t3-0.128 0t2+2.878 4t-0.467 6

(3)

圖5 日本落葉松地徑與樹齡擬合圖

(2)模型檢驗結果。進行回歸效果的F檢驗，經(jīng)計算，決定系數(shù)r2=0.999 0，F(xiàn)3=11 528.0，F(xiàn)0.05=4.747 2，F(xiàn)3?F0.05，且r2接近于1；地徑生長量模型達到極顯著，模型成立。

(3)模型預測值及預測圖(圖6)。利用模型(3)對地徑生長量預測，并作出0.95置信區(qū)間(表3)。

表3地徑生長量預測結果

圖6 地徑模型預測值與預測圖

2.3.2 地徑生長規(guī)律分析 從圖5和地徑生長量模型表明：地徑生長與胸徑生長同步，前15年快速增長，第16年開始至第29年增速減緩但仍呈上升趨勢。

2.4 樹高生長量模型

2.4.1 樹高生長擬合圖及生長量模型

(1)樹高生長量擬合圖(圖7)。經(jīng)計算，樹高生長量模型為：

y=0.000 1t3-0.030 3t2+1.589 2t+0.023 1

(4)

圖7 日本落葉松樹高與樹齡擬合圖

(2)模型檢驗結果。進行回歸效果F檢驗，經(jīng)計算，決定系數(shù)r2=0.997 9，F(xiàn)4=4 818.2，F(xiàn)0.05=4.964 6，F(xiàn)4?F0.05，且r2接近于1；樹高生長量模型達到極顯著，模型成立。

(3)模型預測值及預測圖(圖8)。利用模型(4)對樹高生長量預測，并作出0.95置信區(qū)間(表4)。

表4樹高生長量預測結果

2.4.2 樹高生長規(guī)律分析 從圖4和樹高生長量模型表明：樹高前15年快速增長，第16年后增速減緩，但仍呈上升趨勢。

圖8 樹高模型預測值與預測圖

3 結論與討論

(1) 日本落葉松在漢中生長快且穩(wěn)定，有較強的適應性，適宜作為漢中地區(qū)高海拔冷濕山區(qū)造林樹種。

(2)日本落葉松在漢中地區(qū)的生長過程擬合圖與生長量模型表明：胸徑、地徑和樹高生長量在前15年一直快速增長，材積生長量從第7年起呈快速增長趨勢。表明，生長29年的日本落葉松正處于生長旺盛期，未達到數(shù)量成熟年齡，能夠作為長周期生態(tài)林樹種發(fā)揮生態(tài)功能。

(3)對漢中地區(qū)日本落葉松人工林數(shù)量成熟年齡有待進一步觀測研究。

參考文獻:

[1] 祁萬宜,黃成名,應中華,等.日本落葉松林分和基因資源保存林研究[J].湖北林業(yè)科技,2006(6):10-14.

[2] 董健,趙文華,黃國學,等.日本落葉松良種選育的現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J].遼寧林業(yè)科技,2003(6):27-29.

[3] 王賀新,朱教君,陳英敏,等.遼寧東部山區(qū)高齡日本落葉松林的生長分析[J].林業(yè)科學研究,2005,18(5):524-529.

[4] 陜西省林業(yè)廳.外來物種日本落葉松入侵大熊貓棲息地調(diào)查[R].2015.

[5] 孟憲宇.測樹學[M].北京:中國林業(yè)出版社,1996．