賈 晨，蘭發(fā)正，熊大國(guó)，羅建勛*

（1.四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川　　成都 610081；2.西華師范大學(xué)　　生命科學(xué)學(xué)院，四川　　南充 637009；3.廣元市昭化區(qū)林業(yè)和園林局，四川　　廣元 628021）

劍閣縣藏柏人工林生長(zhǎng)特性研究

賈 晨1，蘭發(fā)正2，熊大國(guó)3，羅建勛1*

（1.四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川成都 610081；2.西華師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川南充 637009；3.廣元市昭化區(qū)林業(yè)和園林局，四川廣元 628021）

采用樹干解析法對(duì)劍閣縣藏柏人工林生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：27 a藏柏樹高、胸徑與材積生長(zhǎng)量分別達(dá)到了18.13 m、25.8 cm、0.407 55 m3；此時(shí)年平均生長(zhǎng)量分別為0.67 m、0.96 cm、0.015 09 m3。樹高的快速生長(zhǎng)期為12 a～21 a，期間連年生長(zhǎng)量為0.71m·a-1～0.93m·a-1，胸徑的快速生長(zhǎng)期為9a～15a和21a～24a，期間連年生長(zhǎng)量分別為1.17cm～1.22cm、1.09cm～1.21cm，材積年平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量曲線都隨年齡增加而增加，到27 a時(shí)分別為0.03428m3·a-1、0.01509m3·a-1，而且并沒有相交，說明材積生長(zhǎng)還沒達(dá)到數(shù)量上的成熟。采用邏輯斯蒂（logistic）模型進(jìn)行擬合得樹高、胸徑和材積相關(guān)系高達(dá)0.997、0.992和0.999，說明可用該模型對(duì)藏柏人工林的生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行指導(dǎo)。

藏柏；人工林；生長(zhǎng)特性；生長(zhǎng)過程

藏柏（Cupressus torulosa D.Don），屬于柏科（Upressaceae）柏木屬（Cupressus Linn），常綠針葉林喬木［1］，樹干通直，高可達(dá)25 m，為優(yōu)良用材、綠化樹種。原產(chǎn)西藏東南的墨脫、林芝、野貢等地區(qū)及印度北部、不丹、尼泊爾等國(guó)［2］。分布地海拔1 800 m～2 800 m，河谷地帶。原產(chǎn)地氣候條件為：年平均氣溫為12℃ ～22℃，年降水 650 mm～1 600 mm［3］，夏雨型或均雨型［4］，最冷月（1月）平均溫度為2℃～12℃［5］。藏柏環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，耐貧瘠山地［6］，抗旱能力強(qiáng)［7］，在中性，微酸性和鈣質(zhì)土上均能生長(zhǎng)，在富含鈣質(zhì)，深厚的土壤上生長(zhǎng)最快［8］。藏柏結(jié)構(gòu)細(xì)，紋理優(yōu)美，材質(zhì)堅(jiān)硬易加工，耐腐蝕，可作橋梁、車廂、造船、家具等用材［9-10］，樹干通直挺拔，樹形美觀，是優(yōu)良庭院與“四旁”綠化樹種［11］。因而對(duì)劍閣縣藏柏進(jìn)行樹干解析，研究其生長(zhǎng)特性，為本地區(qū)藏柏人工林的栽培推廣與撫育管理提供科學(xué)指導(dǎo)。

1　試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)林位于劍閣縣，劍閣縣位于四川省北部，廣元市西南部，與廣元市昭化區(qū)、蒼溪縣、南部縣、閬中市、梓潼縣、江油市、青川縣等相鄰。地理坐標(biāo)為31°31′～32°21′N，105°10′～105°49′E，海拔在450 m～1 100 m之間，平均海拔為540 m，屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，氣候溫和，光照適宜，四季分明，大陸性季風(fēng)明顯。雨熱同期，年平均氣溫為15.4℃，年均降水量1 039.4 mm，全年分配不均，70%～80%主要集中在夏秋兩季，全年無霜期270 d，年平均日照時(shí)數(shù)1 328.3 h，土壤為中性、微酸性和微堿性的黃土和紫色土為主。

1.2試驗(yàn)方法

采用樹干解析法對(duì)沙壩鄉(xiāng)一個(gè)人工藏柏林中選取3株無病蟲害，樹干通直，長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良的平均木進(jìn)行測(cè)試。伐倒前用指北針確定南北方向，樹干上標(biāo)記南北方向，樣木伐倒后，測(cè)定總樹高，并沿樹高0.0、1.3、3.6、5.6……按2m分段取3 cm～5 cm厚的圓盤（梢頭大于1m時(shí)在1m處取樣，梢頭不足1m時(shí)棄?。趫A盤上標(biāo)上解析木編號(hào)、南北方向、以及圓盤編號(hào)，帶到當(dāng)?shù)氐哪静募庸S進(jìn)行拋光，用直尺沿南北、東西方向量取圓盤的的帶皮直徑、去皮直徑以及3a為一段的直徑等指標(biāo)。分別計(jì)算解析木各年齡階段的樹高、胸徑及材積的總生長(zhǎng)量、年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量進(jìn)行對(duì)比，研究其生長(zhǎng)特性。

1.3數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2007軟件和SPSS18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析處理。根據(jù)解析木的樹高（H）和胸徑（D）數(shù)據(jù)，采用中央斷面區(qū)分求積式計(jì)算出相應(yīng)材積（V），計(jì)算公式如下：

式中：i為第i個(gè)區(qū)分段中央斷面積；l為各區(qū)分段長(zhǎng)度；n為區(qū)分段個(gè)數(shù)；g′g為梢頭斷面積；l′為梢頭長(zhǎng)度。

計(jì)算各齡階材積生長(zhǎng)率采用普雷斯勒生長(zhǎng)率計(jì)算，公式如下：

式中：Pv為材積生長(zhǎng)率，Va、Va-n分別為前后兩齡階樹干材積，n為齡階間隔年數(shù)。

將解析木各自的胸徑、樹高與材積分年齡建立回歸方程，采用邏輯斯蒂（logistic）模型進(jìn)行擬合，其公式如下：

式中：y為生長(zhǎng)量；x為生長(zhǎng)時(shí)間；k、a、b為待定參數(shù)，可用倒數(shù)求和法來選取待定參數(shù)的初始值，再用spss軟件中Marguardt迭代法求解。

2　結(jié)果與分析

通過對(duì)選定的3株藏柏平均標(biāo)準(zhǔn)木的樹干解析，藏柏的生長(zhǎng)速度快，采取3a為齡級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到27 a藏柏的樹高、胸徑和材積的生長(zhǎng)見表1。

2.1樹高生長(zhǎng)過程

根據(jù)對(duì)27 a藏柏樣木的樹干解析，得出其樹高生長(zhǎng)規(guī)律如表1和圖1所示：27 a生藏柏樹高達(dá)到18.13 m，此時(shí)，年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量分別是0.67 m·a-1、0.27 m·a-1，在3 a～21 a，藏柏樹高生長(zhǎng)速度呈加速生長(zhǎng)階段，在21 a～27 a，生長(zhǎng)速度逐漸減緩。年平均生長(zhǎng)量的變化范圍為0.52 m～0.7 3m，在第21年之前呈逐年增加趨勢(shì)，在第21年達(dá)到最大值為0.73 m·a-1，之后呈逐漸降低趨勢(shì)；連年生長(zhǎng)量的變化范圍為0.27 m～0.93 m，從連年生長(zhǎng)曲線看，在27 a之前生長(zhǎng)曲線為雙峰曲線，生長(zhǎng)峰值分別出現(xiàn)在第6年和第21年，分別為0.66 m·a-1和0.93 m·a-1，但從總體曲線來看，在第21年之前生長(zhǎng)比較穩(wěn)定，呈逐年增加趨勢(shì)，連年生長(zhǎng)量為0.52 m～0.93 m，第21年之后呈驟降趨勢(shì)，在24 a左右與年平均生長(zhǎng)量相交，之后呈加速下降趨勢(shì)，樹高生長(zhǎng)成熟應(yīng)該在24 a左右。這一方面跟藏柏自身的生物學(xué)特性有光，另一方面可能跟外圍的環(huán)境有關(guān)，生長(zhǎng)到15 m以上之后光照充足，有足夠的生長(zhǎng)空間，然后表現(xiàn)多為橫向生長(zhǎng)。

2.2胸徑生長(zhǎng)過程

根據(jù)對(duì)27 a藏柏樣木的樹干解析，得出其胸徑生長(zhǎng)規(guī)律如表1和圖2所示：27 a生藏柏胸徑達(dá)到25.80 cm，此時(shí)，年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量分別為0.69 cm·a-1、0.96 cm·a-1，年平均生長(zhǎng)量的變化范圍為0.57 cm～0.99 cm，連年生長(zhǎng)量的變化范圍為0.52 cm～1.22 cm，從胸徑年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量曲線看，年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量基本處于同步狀態(tài)，3 a～6 a處于緩慢增長(zhǎng)階段，年平均生長(zhǎng)量的變化范圍為0.57 cm～0.63 cm，并在第6年處于最緩慢階段，為0.57 cm·a-1；連年生長(zhǎng)量的變化范圍為0.52 cm～0.63 cm，并在第6年處于最緩慢階段，為0.52 cm·a-1。7 a～24 a處于胸徑生長(zhǎng)高速期，年平均生長(zhǎng)量的變化范圍為0.77 cm～0.99 cm，并在第24年處于最高速生長(zhǎng)階段，為0.99 cm·a-1；連年生長(zhǎng)量的變化范圍為0.87 cm～1.22 cm，并在第15年取得最大值，為1.22 cm·a-1。24 a生長(zhǎng)量增速呈下降趨勢(shì)。根據(jù)藏柏胸徑年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量曲線呈雙峰曲線，第6年和第18年左右處于曲線峰底，應(yīng)該與當(dāng)年氣候條件有關(guān)，高速生長(zhǎng)期應(yīng)該與藏柏自身生物學(xué)特性和人工撫育有關(guān)，曲線波動(dòng)與環(huán)境條件有一定的關(guān)系。

表1　藏柏人工林生長(zhǎng)過程

圖1　樹高總生長(zhǎng)量、平均與連年生長(zhǎng)量

圖2　胸徑總生長(zhǎng)量、平均與連年生長(zhǎng)量

2.3材積生長(zhǎng)過程

根據(jù)對(duì)27 a藏柏樣木的樹干解析，得出其材積生長(zhǎng)規(guī)律如表1和圖3所示：藏柏的年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量在前27 a一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì)且速度較快，27 a藏柏材積達(dá)到0.407 55 m3，此時(shí)，年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量分別為0.015 09 m3·a-1，0.034 28 m3·a-1，年平均生長(zhǎng)量的變化范圍為0.000 25 m3～0.015 09 m3，連年生長(zhǎng)量的變化范圍為0.000 25 m3～0.039 31 m3，據(jù)總生長(zhǎng)量、材積年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量曲線，總生長(zhǎng)量一直呈上升趨勢(shì)，年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量曲線基本同步呈M曲線狀分布，3 a～6 a齡階為材積生長(zhǎng)緩慢期，年平均生長(zhǎng)量在0.000 43 m3·a-1及以下，連年生長(zhǎng)量在0.000 61 m3·a-1及以下，生長(zhǎng)速度呈下降趨勢(shì)。7 a～21 a齡階為材積生長(zhǎng)盛期，年平均生長(zhǎng)量為0.001 27 m3·a-1～0.008 90 m3·a-1，連年生長(zhǎng)量為0.002 96 m3·a-1～0.026 01 m3·a-1，并在第18a時(shí)呈生長(zhǎng)速度急速下降趨勢(shì)，可能是跟當(dāng)年惡劣的氣候條件有關(guān)。21 a以后藏柏的年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量的大概趨勢(shì)是下降，說明此藏柏人工林在21 a左右達(dá)到數(shù)量上的成熟階段。此后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)此人工林的撫育間伐，以保證藏柏的健壯生長(zhǎng)。

圖3　材積總生長(zhǎng)量、平均與連年生長(zhǎng)量

2.4材積生長(zhǎng)率與胸高形數(shù)

據(jù)表1和圖4得出：材積生長(zhǎng)率由3齡階到6齡階呈上升趨勢(shì)，從36.41%上升到42.08%。之后呈下降趨勢(shì)，由7齡階到15齡階為快速下降階段，從29.27%下降到17.32%，由16齡階到21齡階為緩慢下降階段，由17.60%下降到16%，之后為快速下降階段。藏柏的胸高形數(shù)由3齡階到9齡階為快速下降階段，由1.8快速下降到0.5左右，之后胸高形數(shù)的變化基本維持在0.4上下，說明藏柏在9齡階后的干形基本趨于穩(wěn)定。

圖4　材積生長(zhǎng)率與胸高形數(shù)

2.5藏柏生長(zhǎng)過程模型擬合

2.5.1樹高、胸徑、材積生長(zhǎng)模型擬合

據(jù)藏柏生長(zhǎng)過程中樹高、胸徑、材積的量求出相應(yīng)的參數(shù)k、a、b的值（表2），對(duì)所求參數(shù)做顯著性方差分析，結(jié)果如表3所示，藏柏的樹高、胸徑、材積的待定參數(shù)的p值均小于0.000 1，說明所求參數(shù)在生長(zhǎng)方程中，y與x的回歸關(guān)系極顯著。

將待定參數(shù)代入logistic方程，分別得到樹高、胸徑、材積的生長(zhǎng)曲線模型（見表2），樹高、胸徑、材積的生長(zhǎng)曲線方程擬合的精度分別為0.997、0.992 43、0.999 03，由此說明藏柏人工林的樹高、胸徑、材積與林齡存在密切的相關(guān)性，擬合模型更能很好的反映林木生長(zhǎng)情況。

表2　生長(zhǎng)方程的參數(shù)

表3　生長(zhǎng)方程參數(shù)的方差分析

2.5.2生長(zhǎng)模型的驗(yàn)證

據(jù)藏柏樹高、胸徑和材積與林齡的回歸方程得知，其相關(guān)性較高，擬合效果較好，為了進(jìn)一步驗(yàn)證藏柏人工林的生長(zhǎng)模型的可靠性，將林齡代入生長(zhǎng)模型進(jìn)行各測(cè)樹因子的預(yù)測(cè)，結(jié)果見表4。

據(jù)表4，各林齡階段的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值比較接近，樹高、胸徑、材積各林齡階段的殘差值均較小，預(yù)測(cè)值能夠較好的反應(yīng)林分的生長(zhǎng)情況，擬合方程比較科學(xué)，可在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

表4　生長(zhǎng)方程模型檢驗(yàn)

3　結(jié)論與討論

通過分析結(jié)果表明，27 a生的藏柏人工林林木平均單株的樹高、胸徑和材積分別達(dá)到了18.13 m、25.80 cm、0.407 55 m3。且總生長(zhǎng)量隨樹木的年齡的增長(zhǎng)而增大，均未達(dá)到最大值，尚具備一定的生長(zhǎng)空間。樹高在第21年之前呈增加趨勢(shì)，在第21年后呈下降趨勢(shì)，此時(shí)的年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量分別為0.73 m·a-1、0.93 m·a-1。年平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量曲線在24 a左右相交。胸徑在3 a～6 a為緩慢生長(zhǎng)期，并在第6年處于最緩慢階段，此時(shí)年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量分別為0.57 cm· a-1、0.52 cm·a-1。7 a～24 a為速生期，并在第24年處于最快速時(shí)期，此時(shí)年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量分別為0.99 cm·a-1、1.21 cm·a-1，之后增速呈下降趨勢(shì)，年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量曲線在第26年左右相交。材積在3 a～6 a生長(zhǎng)速度呈下降趨勢(shì)，并在第6年處于最緩慢時(shí)間，此時(shí)的年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量分別為0.000 43 m3·a-1、0.000 61 m3·a-1，在7 a～21 a為材積生長(zhǎng)盛期，年平均生長(zhǎng)量在第21年取得最大值，為0.008 9 m3·a-1，連年生長(zhǎng)量在第24年取得最大值，為0.039 31m3·a-1。綜上得出，在第24年之前為樹高的生長(zhǎng)旺期，還沒達(dá)到數(shù)量上的成熟齡，應(yīng)及時(shí)撫育、加強(qiáng)水肥管理和科學(xué)間伐等措施對(duì)藏柏人工林的集約經(jīng)營(yíng)，以達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。在第24年之后，藏柏因生物學(xué)因素，生長(zhǎng)速度慢慢緩慢下來了，因此可根據(jù)年平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量降低的速度，根據(jù)培育的目的適時(shí)間伐。

運(yùn)用SPSS軟件對(duì)藏柏生長(zhǎng)過程中的樹高、胸徑、材積進(jìn)行擬合，結(jié)果表明：采用邏輯斯蒂（logistic）模型對(duì)藏柏樹高、胸徑、材積生長(zhǎng)過程效果較好，得到生長(zhǎng)過程中擬合精度較高分別為0.997、0.992 43、0.999 03。生長(zhǎng)過程的模型可以對(duì)藏柏的樹高、胸徑和材積進(jìn)行預(yù)測(cè)，在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中起到重要的指導(dǎo)作用。

［1］ 袁恩賢.鎮(zhèn)寧縣石漠化地區(qū)藏柏引種造林生長(zhǎng)調(diào)查初報(bào)［J］.貴州林業(yè)科技，2014（2）.

［2］ 張承芬，汪萍珍.藏柏、墨西哥柏引種造林試驗(yàn)［J］.貴州林業(yè)科技，2001（5）：14.

［3］ 牛煥瓊，袁趕年，李學(xué)新.西藏柏木半同胞家系子代測(cè)定及優(yōu)良家系選擇［J］.林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2014（3）.

［4］ 袁恩賢.石漠化地區(qū)藏柏引種造林生長(zhǎng)調(diào)查初報(bào)［J］.河北林業(yè)科技，2014（1）.

［5］ 李運(yùn)興.藏柏引種試驗(yàn)研究初報(bào)［J］.廣西林業(yè)科學(xué)，2005（9）：137.

［6］ 宋亞新.藏柏引種造林研究［J］.畢節(jié)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（4）.

［7］ 黃顏梅，張健，羅承德.西藏柏木抗旱性研究［J］.四川林業(yè)科學(xué)，1998，19（4）：31～35.

［8］ 方明忠.淺析提高造林困難地段藏柏造林成活率的措施［J］.農(nóng)家科技（下旬刊），2014（6）.

［9］ 宋亞新.藏柏引種造林研究［J］.畢節(jié)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，29（4）：116～119.

［10］ 范林元.孫微.趙航文.等.藏柏36個(gè)家系自由授粉子代測(cè)定與優(yōu)選［J］.西南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（4）.

［11］ 王中兵，陳光海，張犀，等.藏柏林營(yíng)造試驗(yàn)初報(bào)［J］.中國(guó)園藝文摘，2013（11）.

A Study of Grow th Characteristics of Cupressus torulosa Plantations in Jiange County

JIA Chen1LAN Fa-zheng2XIONG Da-guo3LUO Jian-xun1*

（1.Sichuan Academy of Forestry，Chengdu 610081，Sichuan，China；2.China West Normal University，Nanchong 637009，Sichuan，China；3.Zhao Hua Forestry and Park Bureau of Guangyuan，Guangyuan 628021，Sichuan，China）

The research was conducted on the growth characteristics of Cupressus torulosa plantations in Jiange County in Sichuan province by using the stem analysismethod.The results showed that the height，DBH and volume of 27-year-old Cupressus torulosa were trees 18.13 m，25.8 cm，0.407 55 m3，respectively.Theirmean annual incrementswere 0.67m，0.96 cm and 0.015 09m3.The fastgrowing period of tree heightwas in 12 years old to21 years old and the currentannual incrementwas0.73m·a-1～0.93 m·a-1.While the DBH had two fast growth periods，which were from 9 years old to 15 years old and from 21 years old to the 24 years old，respectively.The current annual increment was 1.17 cm·a-1～1.22 cm·a-1and 1.09 cm·a-1～1.21 cm·a-1.Average increment curve and current annual increment curve of volume increased with the age.After 27 years，average increment and currentannual increment of volume reached 0.015 09 m3·a-1and 0.034 28 m3·a-1，and that didn't intersect.So Cupressus torulosa trees had not reached the quantitativematurity of volume.The logistic equation was good to fit the growth regularity of height、DBH、volume of Cupressus torulosa plantations，getting the relative values were 0.997，0.992 and 0.999.So it could be used to guide the production practice of Cupressus torulosa plantations.

Cupressus torulosa D.Don，Plantation，Growth characteristic，Growth process

S726.1

A

1003-5508（2016）03-0015-05

10.16779/j.cnki.1003-5508.2016.03.003

2016-02-01

四川省植物資源平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目。

賈 晨（1989-），碩士，工程師，主要從事森林培育與經(jīng)營(yíng)研究；

羅建勛（1964-），博士，研究員，主要從事森林遺傳與樹木改良研究。