劉發(fā)林，曾思齊，劉 玉，歐陽君祥

(1 中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004；2 國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設計院,北京 100714)

臭松次生林生長規(guī)律研究

劉發(fā)林1，曾思齊1，劉 玉1，歐陽君祥2

(1 中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004；2 國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設計院,北京 100714)

為臭松次生林經(jīng)營提供技術(shù)指導，以汪清林業(yè)局臭松次生林為研究對象，以96棵解析木數(shù)據(jù)為基礎，采用5種模型分別模擬臭松胸徑、樹高、材積生長并進行模型選優(yōu)。結(jié)果表明：臭松胸徑、樹高、材積最優(yōu)生長模型分別為Johnson Schumacher、Logistic、Bertalanffy；前30 a臭松胸徑生長緩慢，30～60 a胸徑生長速度最快，60 a后胸徑生長小幅緩慢增加，100 a左右達最大，樹高生長過程與胸徑生長規(guī)律基本一致；前40 a臭松材積總生長量、平均生長量、連年生長量很小，40～70 a生長加快，70～100 a生長最快，100 a連年生長量和平均生長量均達最大，表明臭松林成熟年齡約100 a。

臭松次生林；生長模型；生長模擬

林木生長是林分生長規(guī)律研究的重要組成部分，是經(jīng)營數(shù)表編制的基礎和森林經(jīng)營措施實施的依據(jù)[1-4]，具有重要的理論和實踐意義。國內(nèi)外學者利用解析木數(shù)據(jù)并運用生長分析法建立胸徑、樹高和材積生長模型[5-7]，理論比較成熟，但臭松的生長過程及生長模型沒有報道。臭松Adiessibirica ledeb，學名西伯利亞冷杉，為常綠松科喬木，高達35 m，胸徑50 cm，國內(nèi)分布于黑龍江、松花江和烏蘇里江流域。臭松樹干通直，材質(zhì)好，可用作建筑、家具等用材，是我國東北林區(qū)重要的用材樹種和水源涵養(yǎng)樹種[8-9]。選取吉林汪清林區(qū)臭松次生林典型林分并設置樣地，分別選擇臭松優(yōu)勢木和平均標準木作為解析木，分析其生長過程和模擬生長模型，指導生產(chǎn)實踐，以期為臭松次生林經(jīng)營提供理論依據(jù)。

1 試驗區(qū)概況

汪 清 林 業(yè) 局 位 于 東 經(jīng) 129°56′～ 131°04′，北緯 43°05′～ 43°40′，屬長白山系中低山丘陵區(qū)，海拔360～1 477 m，主要為暗棕色土、草旬土。屬溫帶大陸性季風氣候，多年平均氣溫3.9 ℃，年平均降水量為547 mm。森林覆蓋率達95.4%，林地面積為299 729.1 hm2，其中有林地面積288 553.4 hm2。植物區(qū)系屬長白山植物區(qū)系，植物種類多，結(jié)構(gòu)相對復雜[10-12]，森林類型主要為針闊混交林、闊葉混交林，主要樹種有紅松Pinus koraiensis Sieb.et Zucc、紅皮云杉Picea koraiensis、魚鱗云杉Picea jezoensis、臭松Abies nephrolepis、長白落葉松Larix lgensis、水曲柳Fraxinus mandshurica Rupr、紫椴 Tilia amurensis、柞樹Quercus mongolica等為主。林分類型以天然林為主，占全局總林地面積的93.4%，其中臭松次生林面積達3 800 hm2，蓄積約525 836 m3，是林業(yè)局主要針葉樹種之一，經(jīng)營措施以多次伐和二次漸伐作業(yè)為主。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

在吉林汪清林區(qū)臭松次生林進行踏查的基礎上選擇典型林分設置樣地，分林分密度設立14塊樣地（見表1）。記載起源、樹種、密度，測定胸徑、樹高，統(tǒng)計樹種組成、年齡分布，各樣地內(nèi)選擇并伐倒5株平均標準木作為解析木。以l m為區(qū)分段，10 a為齡階，共測定96株解析木（其中優(yōu)勢木和平均標準木分別26、70株）各齡階的胸徑、樹高、材積生長數(shù)據(jù)。

表1 樣地情況?Table 1 Survey of sample plots

2.2 研究方法

應用Excel對原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，選擇Logistic、Gompertz、Johnson Schumacher、Richards、Bertalanffy 5種模型[13]，利用Forstat軟件分別對臭松胸徑、樹高、材積生長進行模擬。

3 結(jié)果與分析

3.1 樹高、胸徑、材積生長過程分析

不分優(yōu)勢木和平均標準木，統(tǒng)計臭松96株解析木胸徑、樹高和材積的生長量，結(jié)果如圖1、圖2、圖3所示。前20 a臭松胸徑平均和連年生長速率基本一致，從20 a開始胸徑平均和連年生長差異較大，表現(xiàn)為連年生長量比平均生長量大，一直持續(xù)到100 a左右。樹高生長過程與胸徑保持同樣的生長規(guī)律。然而，前50 a材積總生長量和平均生長量緩慢，連年生長量從40 a開始增加，基本符合樹木生長規(guī)律，50 a左右開始材積生長加速，50～80 a持續(xù)緩慢增加，80～100 a為材積生長最大時期，然后材積生長快速下降，表明臭松林于100 a左右成熟。

圖1 胸徑生長過程Fig.1 Growth process of DBH

圖2 樹高生長過程Fig. 2 Growth process of hight

3.2 生長模型選優(yōu)

以林木年齡為自變量（齡階為10 a），胸徑、樹高、材積總生長量為因變量， 采用5個模型分別擬合臭松胸徑、樹高、材積生長，結(jié)果如表2所示。

根據(jù)R2（決定系數(shù)）最大與Q殘（殘差平方和）最小的原則選取最優(yōu)生長模型。從表2可知，臭松胸徑、樹高、材積最優(yōu)生長模型分別為Johnson Schumacher、Logistic、Bertalanffy。

3.3 胸徑生長模擬

對臭松優(yōu)勢木、平均標準木胸徑生長分別采用Johnson Schumacher進行擬合，結(jié)果見表3。

圖3 材積生長過程Fig. 3 Growth process of volume

表2 臭松胸徑、樹高、材積生長方程擬合結(jié)果Table 2 Fitting results of diameter, height, volume growth equations for Adiessibirica ledeb

生長初期，臭松優(yōu)勢木、平均木的胸徑連年生長差異不顯著，前30 a胸徑生長較慢，30～60 a期間，臭松胸徑生長速度最快，60 a后胸徑生長速率小幅緩慢增加，100 a左右達到生長最大，然后開始下降。立地一致條件下同樹種優(yōu)勢木、平均木的生長差異較大，同一年齡優(yōu)勢木的總生長量比平均木胸徑大?？煽闯?，競爭是影響人為干擾較少臭松林林木生長的主要原因，因此，為促進林分生長，經(jīng)營過程中可以適度撫育間伐[14-16]。

表3 臭松胸徑生長擬合Table 3 Fitting results of diameter growth for Adiessibirica ledeb

3.4 樹高生長模擬

采用Logistic模型擬合臭松優(yōu)勢木和平均木的樹高生長，結(jié)果如表4所示，擬合精度達0.9以上。

表4 臭松樹高生長擬合Table 4 Fitting results of height growth for Adiessibirica ledeb

幼齡期，臭松優(yōu)勢木、平均木的樹高連年生長無明顯差異，前30 a樹高生長較慢；0～60 a期間，臭松樹高生長速度最快，60 a后樹高生長緩慢持續(xù)增加，100 a左右達到生長最大。

3.5 材積生長模擬

利用Bertalanffy模型模擬臭松優(yōu)勢木、平均木材積生長過程，結(jié)果如表5所示，擬合精度達0.9以上。

表5 臭松材積生長擬合Table 5 Fitting results of volume growth for Adiessibirica ledeb

0～40 a期間，臭松優(yōu)勢木、平均木的材積總生長量和平均生長量很小，且差異不顯著，但平均生長量和連年生長量于40～50 a之間加速，40～70 a平均生長量比連年生長量增加快，70～100 a連年生長量比平均生長量增加快，100 a左右連年生長和平均生長達到最大，分別為0.012 92 m3、0.003 45 m3。

4 結(jié) 論

（1） 采 用 Logistic、Gompertz、Johnson Schumacher、Richards、Bertalanffy 5種 模 型 分別擬合臭松胸徑、樹高、材積生長過程，根據(jù)決定系數(shù)最大與殘差平方和最小的原則進行模型選優(yōu)。臭松胸徑、樹高、材積最優(yōu)生長模型分別為Johnson Schumacher、Logistic、Bertalanffy。

（2）前30 a臭松胸徑生長較慢，優(yōu)勢木、平均木的胸徑連年生長差異不顯著，30～60 a臭松胸徑生長速度最快，60 a后胸徑生長速度小幅緩慢增加，約100 a胸徑生長達最大值。樹高生長過程與胸徑生長規(guī)律基本一致。同一立地條件相同年齡臭松優(yōu)勢木胸徑、樹高總生長量比平均木大，表明競爭是影響干擾較少臭松林木生長的主要原因，因此，經(jīng)營過程中實施適度撫育可促進林分生長。

（3）0～40 a臭松優(yōu)勢木、平均木的材積總生長量和平均生長量很小，于40～70 a開始平均生長量和連年生長量增加明顯，但平均生長量比連年生長量增加快，70～100 a連年生長量比平均生長量增加快，100 a左右連年生長和平均生長均達最大，分別為0.012 92、0.003 45 m3，表明臭松林的成熟年齡約100 a。

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Study on growth rhythm of Adiessibirica ledeb secondary forest

LIU Fa-lin1, ZENG Si-qi1, LIU Yu1, OUYANG Jun-xiang2
(1. Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China;2. Academy of Forestry Inventory and Planning, Beijing 100714, China)

In order to provide technical guidance for Adiessibirica ledeb secondary forest management，based on the data of 96 parse tree, the DBH, height and volume growth of fi ve Adiessibirica ledeb secondary forests were simulated by using fi ve kinds of model and the fi ve optimal models were screened out. The results show that the optimal model of DBH, height and volume growth respectively were Johnson Schumacher, Logistic and Bertalanffy; in the fi rst 30 years, the DBH grew slow, from the 30th year to the 60th year the DBH grew with the fastest speed, 60 years later the DBH growth rate increased slowly and reached the maximum value when 100 years; the tree height growth was consistent with the growth pattern of DBH; in the fi rst 40 years, the total volume growth, average volume growth and annual volume increment growth were small, grew rapidly from 40th to 70th years and grew with the fastest speed from 70th to100th years, the average growth and annual increment growth reached the maximum at 100 years，It showed that the mature age of Adiessibirica ledeb was at about 100 years.

Adiessibirica ledeb secondary forest; growth model; growth simulation

S758

A

1673-923X(2014)07-0045-05

2014-03-20

國家林業(yè)公益性行業(yè)項目“天保工程區(qū)天然公益林撫育經(jīng)營關(guān)鍵技術(shù)研究”（201204504）；湖南省教育廳項目 “天然次生林競爭生長規(guī)律研究”（13C1155）

劉發(fā)林（1975-），男，副教授，博士，從事森林經(jīng)理教學與科研工作；E-mail：liuf l 680@126.com

[本文編校：謝榮秀]