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(xué)研究所,陜西 漢中 723000；2.漢中市黎坪實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，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(shù)種，世界各國(guó)經(jīng)過(guò)150年的引種試種，已證明日本落葉松具有容易繁殖、開(kāi)花結(jié)實(shí)較早、生長(zhǎng)快、干形好、適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)[1]，因而被公認(rèn)為短周期用材樹(shù)種，受到北半球許多國(guó)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(shù)種。我國(guó)1960年首先從朝鮮引進(jìn)試種，在海拔1 250～1 600 m的采伐跡地上造林，表現(xiàn)為生長(zhǎng)快、干形好、郁閉早、林相整齊等特點(diǎn)，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(jì)50年代至90年代末，秦巴山林區(qū)森林被過(guò)度采伐，面積減少約12萬(wàn)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(guó)山東省沂蒙山區(qū)相對(duì)應(yīng)，而主要?dú)夂蛞蜃觿t與秦嶺、大巴山和武陵山區(qū)相似，從20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始，陜西省林業(yè)廳在分布于秦巴山區(qū)的直屬林場(chǎng)和部分縣屬林場(chǎng)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(zhuān)項(xiàng)調(diào)查，造林面積1.527萬(wàn)hm2[4]。本次調(diào)查的日本落葉松人工林是漢中市黎坪實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)于1988年造林，面積55 hm2。20世紀(jì)90年代末天然林保護(hù)工程實(shí)施，2003年國(guó)家南水北調(diào)中線(xiàn)工程開(kāi)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(yíng)目標(biāo)由原來(lái)的短周期材用林轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)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(zhǎng)規(guī)律，為將日本落葉松作為長(zhǎng)周期生態(tài)林經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)自然概況

漢中市黎坪實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)地處漢中市南鄭區(qū)元壩鎮(zhèn)，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，海拔1 350～1 800 m，年平均溫度11.4 ℃，全年≥10 ℃活動(dòng)積溫3 800 ℃，無(wú)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(shí)數(shù)1 500～1 600 h。

調(diào)查樣地位于黎坪實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)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(lèi)，從林緣到林中心灌木草本逐漸減少。

1.2 試驗(yàn)林調(diào)查

調(diào)查于2017年6月進(jìn)行，確定小班中生長(zhǎng)正常的20株觀(guān)測(cè)株，根據(jù)觀(guān)測(cè)株的平均胸徑選取平均木1株作為解析木，測(cè)量樹(shù)高、胸徑、冠幅，解析木按照2 m區(qū)分段截取圓盤(pán)，采用2 a為1個(gè)齡階進(jìn)行樹(shù)干解析和材積求算，用常規(guī)方法對(duì)圓盤(pán)進(jìn)行年輪、直徑的判別和測(cè)定[5]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel對(duì)胸徑、地徑、樹(shù)高及材積生長(zhǎng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 用MATLAB2013R，調(diào)用最小二乘法多項(xiàng)式曲線(xiàn)擬合polyfit函數(shù)建立生長(zhǎng)量模型、polyval、polyconf函數(shù)進(jìn)行模型預(yù)測(cè)及誤差估計(jì)。

2 結(jié)果與分析

通過(guò)對(duì)日本落葉松的材積生長(zhǎng)量、胸徑生長(zhǎng)量、地徑生長(zhǎng)量和樹(shù)高生長(zhǎng)量進(jìn)行分析，擬合出日本落葉松材積、胸徑、地徑、樹(shù)高總生長(zhǎng)量與樹(shù)齡曲線(xiàn)圖和數(shù)學(xué)模型。通過(guò)曲線(xiàn)圖和模型預(yù)測(cè)圖判別生長(zhǎng)規(guī)律。

2.1 材積生長(zhǎng)量模型

2.1.1 材積生長(zhǎng)擬合圖及生長(zhǎng)量模型

(1)材積生長(zhǎng)量擬合圖(圖1)。經(jīng)計(jì)算材積生長(zhǎng)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(shù)齡擬合圖

(2)模型檢驗(yàn)結(jié)果。進(jìn)行回歸效果的F檢驗(yàn)，經(jīng)計(jì)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(zhǎng)量模型達(dá)到極顯著，模型成立。

(3)模型預(yù)測(cè)值及預(yù)測(cè)圖(圖2)。利用模型(1)對(duì)材積生長(zhǎng)量預(yù)測(cè)，并作出0.95置信區(qū)間(表1)。

表1材積生長(zhǎng)量預(yù)測(cè)結(jié)果

圖2 模型預(yù)測(cè)圖

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

2.2 胸徑生長(zhǎng)量模型

2.2.1 胸徑生長(zhǎng)擬合圖及生長(zhǎng)量模型

(1)胸徑生長(zhǎng)量擬合圖(圖3)。經(jīng)計(jì)算胸徑生長(zhǎng)量模型為：

圖3 日本落葉松胸徑與樹(shù)齡擬合圖

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

(2)

(2)模型檢驗(yàn)結(jié)果。進(jìn)行回歸效果的F檢驗(yàn)經(jīng)計(jì)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(zhǎng)量模型達(dá)到極顯著，模型成立。

(3)模型預(yù)測(cè)值及預(yù)測(cè)圖(圖4)。利用模型(2)對(duì)胸徑生長(zhǎng)量預(yù)測(cè)，并作出0.95置信區(qū)間(表2)。

表2胸徑生長(zhǎng)量預(yù)測(cè)結(jié)果

圖4 胸徑模型預(yù)測(cè)值與預(yù)測(cè)圖

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

2.3 地徑生長(zhǎng)量模型

2.3.1 地徑生長(zhǎng)擬合圖及生長(zhǎng)量模型

(1)地徑生長(zhǎng)量擬合圖(圖5)。經(jīng)計(jì)算地徑生長(zhǎng)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(shù)齡擬合圖

(2)模型檢驗(yàn)結(jié)果。進(jìn)行回歸效果的F檢驗(yàn)，經(jīng)計(jì)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(zhǎng)量模型達(dá)到極顯著，模型成立。

(3)模型預(yù)測(cè)值及預(yù)測(cè)圖(圖6)。利用模型(3)對(duì)地徑生長(zhǎng)量預(yù)測(cè)，并作出0.95置信區(qū)間(表3)。

表3地徑生長(zhǎng)量預(yù)測(cè)結(jié)果

圖6 地徑模型預(yù)測(cè)值與預(yù)測(cè)圖

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

2.4 樹(shù)高生長(zhǎng)量模型

2.4.1 樹(shù)高生長(zhǎng)擬合圖及生長(zhǎng)量模型

(1)樹(shù)高生長(zhǎng)量擬合圖(圖7)。經(jīng)計(jì)算，樹(shù)高生長(zhǎng)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(shù)高與樹(shù)齡擬合圖

(2)模型檢驗(yàn)結(jié)果。進(jìn)行回歸效果F檢驗(yàn)，經(jīng)計(jì)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(shù)高生長(zhǎng)量模型達(dá)到極顯著，模型成立。

(3)模型預(yù)測(cè)值及預(yù)測(cè)圖(圖8)。利用模型(4)對(duì)樹(shù)高生長(zhǎng)量預(yù)測(cè)，并作出0.95置信區(qū)間(表4)。

表4樹(shù)高生長(zhǎng)量預(yù)測(cè)結(jié)果

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

圖8 樹(shù)高模型預(yù)測(cè)值與預(yù)測(cè)圖

3 結(jié)論與討論

(1) 日本落葉松在漢中生長(zhǎng)快且穩(wěn)定，有較強(qiáng)的適應(yīng)性，適宜作為漢中地區(qū)高海拔冷濕山區(qū)造林樹(shù)種。

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

(3)對(duì)漢中地區(qū)日本落葉松人工林?jǐn)?shù)量成熟年齡有待進(jìn)一步觀(guān)測(cè)研究。

參考文獻(xiàn):

[1] 祁萬(wàn)宜,黃成名,應(yīng)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(guó)學(xué),等.日本落葉松良種選育的現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)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(zhǎng)分析[J].林業(yè)科學(xué)研究,2005,18(5):524-529.

[4] 陜西省林業(yè)廳.外來(lái)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(cè)樹(shù)學(xué)[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,1996．