紅錐人工林生長(zhǎng)規(guī)律研究

紅錐形是一種大型多年生闊葉樹(shù)。它通常是福建省、廣東省、廣東省、云南省、貴州省和其他地區(qū)的自然或人工品種。它通常是樹(shù)的上層樹(shù)種。它的樹(shù)干筆直、堅(jiān)硬、紅色、質(zhì)地細(xì)膩、耐腐蝕性強(qiáng)、不會(huì)開(kāi)裂、變形、易于加工的優(yōu)質(zhì)和珍貴材料。它是廣西種植的適應(yīng)性強(qiáng)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)中高檔大徑級(jí)闊葉木材的需求量日益增加,我國(guó)的天然木材資源供不應(yīng)求,培育優(yōu)良大徑闊葉材樹(shù)種十分有必要。紅錐是廣西材質(zhì)優(yōu)良的鄉(xiāng)土闊葉用材樹(shù)種,生長(zhǎng)迅速,培育技術(shù)相對(duì)成熟,適合作為優(yōu)良大徑闊葉用材樹(shù)種,且適合作為水源涵養(yǎng)林、水土保持林樹(shù)種,具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值。目前,與紅錐生長(zhǎng)規(guī)律相關(guān)的研究較少,唐繼新等對(duì)大青山27年生紅錐人工林的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行了研究,對(duì)紅錐的生長(zhǎng)規(guī)律有了初步的了解。深入對(duì)紅錐的生長(zhǎng)規(guī)律的研究有助于加強(qiáng)對(duì)紅錐生長(zhǎng)特性的了解,優(yōu)化紅錐的培育方法。本文以廣西林業(yè)科學(xué)研究院老虎嶺試驗(yàn)林場(chǎng)28年生紅錐人工純林為材料,通過(guò)解析木測(cè)定與分析的方法,研究紅錐人工林生長(zhǎng)規(guī)律,以期為科學(xué)經(jīng)營(yíng)紅錐人工林提供參考。1材料和方法的研究1.1驗(yàn)林場(chǎng)密度和密度試驗(yàn)材料來(lái)源于廣西林業(yè)科學(xué)研究院老虎嶺試驗(yàn)林場(chǎng)2林班的紅錐人工林,于1985年造林,初植造林密度為每公頃2505株,間伐后現(xiàn)保留密度為每公頃1200株。1.2解析木的選取對(duì)紅錐人工林林木進(jìn)行每木檢尺后,根據(jù)調(diào)查的結(jié)果,選取能夠代表整個(gè)林分平均水平且生長(zhǎng)正常的5株樣木作為解析木。確定南北方向,將解析木伐倒。1.3樹(shù)干解析木所取盤高度解析木伐倒后,根據(jù)樹(shù)干解析法的要求,將解析木樹(shù)干進(jìn)行分段和鋸取圓盤,樹(shù)干解析木所取圓盤的位置按照2m區(qū)分段截取,圓盤厚度5cm,在圓盤下方標(biāo)注南北方向、樣木號(hào)、圓盤位置。拋光圓盤后按照樹(shù)干解析的方法對(duì)解析木的樹(shù)高、胸徑、材積進(jìn)行計(jì)算。取5株平均木樹(shù)高、胸徑、材積生長(zhǎng)量的平均值進(jìn)行分析。1.4林木生長(zhǎng)模型使用Excel2007軟件對(duì)樹(shù)高、胸徑以及單株材積的總生長(zhǎng)量、連年生長(zhǎng)量、平均生長(zhǎng)量進(jìn)行計(jì)算,并繪制相應(yīng)曲線圖。使用SPSS19.0軟件對(duì)解析木的樹(shù)高、胸徑、單株材積的總生長(zhǎng)量與樹(shù)齡進(jìn)行回歸分析,分別采用6種具有代表性的林木生長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行擬合,并選出匹配最有的模型[13,14,15,16,17,18,19]。6種模型分別為:(1)邏輯斯蒂(Logistic)模型:(2)理查德(Richards)模型:Y=A×(1-Be-K×T)C(3)蘇瑪克(Schumacher)模型:(4)韋布爾(Weibull)模型:(5)坎派茲(Compertz)模型:(6)二次曲線(QuadraticCurve)模型:Y=A+B×T+C×T2各式中的Y表示紅錐的樹(shù)高、胸徑、單株材積的生長(zhǎng)量;T表示林齡;公式中的K、A、B、C、D均為隨機(jī)參數(shù)。2結(jié)果與分析經(jīng)過(guò)對(duì)28年生紅錐人工林平均木所截取圓盤的年輪及直徑的測(cè)定,對(duì)其去皮胸徑、樹(shù)高、材積進(jìn)行生長(zhǎng)過(guò)程分析。2.1生長(zhǎng)曲線及生長(zhǎng)量28年生紅錐去皮胸徑總生長(zhǎng)量隨林齡的增加逐漸增大,總生長(zhǎng)量可達(dá)到22.30cm(圖1)。平均生長(zhǎng)量隨林齡的增加在1~18年逐漸增大,在第18年時(shí)達(dá)到最大值0.86cm/a,從第19年起緩慢下降,在第28年時(shí),去皮胸徑平均生長(zhǎng)量為0.80cm/a。連年生長(zhǎng)量生長(zhǎng)曲線呈波浪形,在第1~12年呈上升的趨勢(shì),在第8~15年處于生長(zhǎng)高峰期,其連年生長(zhǎng)量范圍為1.01~1.11cm/a。連年生長(zhǎng)量峰值出現(xiàn)在第12年,達(dá)到1.11cm/a,從第16年起連年生長(zhǎng)量逐年下降,在第28年時(shí)連年生長(zhǎng)量為0.44cm/a。平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量的曲線相交于第18~19年間,而平均生長(zhǎng)量最大值出現(xiàn)于第18年,平均生長(zhǎng)量在第19~28年下降趨勢(shì)平穩(wěn),下降幅度在19~24年間均小于1%,25~28年下降幅度均在1.7%以下。2.2樹(shù)高生長(zhǎng)和生長(zhǎng)量分析28年生紅錐樹(shù)高生長(zhǎng)總量呈不斷增加的趨勢(shì)(圖2),在第28年時(shí),紅錐樹(shù)高生長(zhǎng)總量為24.70m。樹(shù)高平均生長(zhǎng)量峰值出現(xiàn)在第14年,為1.03m/a,在第1~14年間,樹(shù)高平均生長(zhǎng)量不斷增加,從第5年到第6年間平均生長(zhǎng)量增幅最大,增幅達(dá)到2.05%。從第15年起至第28年,樹(shù)高平均生長(zhǎng)量逐年減少,至第28年時(shí),樹(shù)高平均生長(zhǎng)量為0.88m/a,減小幅度最大,為2.06%。樹(shù)高連年生長(zhǎng)量呈波浪形曲線,在第1~12年連年生長(zhǎng)量逐年增加,在第12年時(shí)達(dá)到峰值,為1.16m/a。紅錐樹(shù)高生長(zhǎng)高峰期出現(xiàn)在第6年至第15年間,連年生長(zhǎng)量范圍為1.02~1.16m/a。紅錐樹(shù)高平均生長(zhǎng)量曲線與連年生長(zhǎng)量曲線在第14~15年間相交,此時(shí)為平均生長(zhǎng)量達(dá)到峰值并開(kāi)始下降的階段。此后紅錐平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量逐年降低,平均生長(zhǎng)量降幅相對(duì)平穩(wěn),連年生長(zhǎng)量下降幅度較大,在第28年時(shí)連年生長(zhǎng)量為0.38m/a。2.3生長(zhǎng)量及降水量測(cè)量28年生紅錐單株材積隨著林齡的增加不斷增大,在第28年時(shí)紅錐單株材積為0.4880m3(圖3)。平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量逐年增加,平均生長(zhǎng)量在第6~20年之間和第24~28年間處于快速增長(zhǎng)階段,從第24~28年,平均生長(zhǎng)量范圍為0.0110~0.0174m3/a。連年生長(zhǎng)量從第14年起處于快速增加的階段,第14至第28年連年生長(zhǎng)量范圍為0.0108~0.0728m3/a。連年生長(zhǎng)量在第18~22年時(shí)增長(zhǎng)幅度相對(duì)第6~17年時(shí)略有下降,結(jié)合氣象研究及相關(guān)資料分析,可能與18~22年期間南寧市年均降水量(平均值為10981.2mm)相對(duì)第6~17年期間年均降水量(平均值為13359.4mm)減少有關(guān),造成樹(shù)木的水分?jǐn)z取量減少,影響材積的生長(zhǎng)。至第28年時(shí),連年生長(zhǎng)量曲線與平均生長(zhǎng)量曲線未有重合,且材積的連年生長(zhǎng)量較平均生長(zhǎng)量增長(zhǎng)迅速,數(shù)值一直大于平均生長(zhǎng)量,說(shuō)明此時(shí)28年生紅錐材積仍處于快速生長(zhǎng)的階段,并未達(dá)到數(shù)量上的成熟。2.4反j型曲線形數(shù)是樹(shù)木干形指標(biāo)之一,是反應(yīng)樹(shù)木干形的飽滿程度的指標(biāo)。28年生紅錐的形數(shù)總體呈現(xiàn)反J型曲線變化,形數(shù)前三年減小幅度較大,幅度均在50%以上。從第7年起形數(shù)略有增加,但形數(shù)變化幅度較小,整體變化趨于穩(wěn)定,可能與林分開(kāi)始郁閉,陽(yáng)光照射至單株林木冠層減小有關(guān)。2.5紅絲泰的dap、樹(shù)高、體積和生長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型的建立2.5.1中擬合優(yōu)度最高的模型在對(duì)紅錐去皮胸徑生長(zhǎng)模型的回歸分析中,6種生長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型擬合優(yōu)度均達(dá)到0.99以上,其中擬合優(yōu)度最高的模型是坎派茲(Compertz)模型,其擬合優(yōu)度達(dá)到0.999,殘差平方和為1.365,擬合效果最佳(表1)。坎派茲(Compertz)模型所對(duì)應(yīng)的去皮胸徑生長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型公式為:D=25.564×e(-4.198e-0.120×T)2.5.2韋姆-compertch模型通過(guò)對(duì)28年生紅錐樹(shù)高進(jìn)行6種生長(zhǎng)模型的回歸分析(表2),蘇瑪克(Schumacher)、韋布爾(Weibull)、坎派茲(Compertz)3種數(shù)學(xué)模型的擬合優(yōu)度R2為6種模型中最高,均為0.999,殘差平方均小于1.0。說(shuō)明這3種生長(zhǎng)模型對(duì)紅錐樹(shù)高均有較好的擬合效果,其中,韋布爾(Weibull)模型的殘差平方和最小,為0.852。因此,可選用韋布爾(Weibull)模型作為28年生紅錐樹(shù)高的生長(zhǎng)模型,其公式為:H=2.558×[1-e-(T--24..007080)-2.728]2.5.3紅錐材積擬合6種經(jīng)驗(yàn)生長(zhǎng)模型對(duì)28年生紅錐的擬合結(jié)果表明(表3),在6種生長(zhǎng)方程中,理查德(Richards)、蘇瑪克(Schumacher)和坎派茲(Compertz)模型均能較好地對(duì)紅錐材積進(jìn)行擬合,擬合優(yōu)度R2均達(dá)到0.998。而以蘇瑪克(Schumacher)模型殘差平方和最小,為1.079×10-3。所以,28年生紅錐的材積生長(zhǎng)模型可以選用蘇瑪克(Schumacher)模型,其公式為:V=844.633×eT-+43360..0204193結(jié)論和討論3.1紅錐生長(zhǎng)和生長(zhǎng)特性研究表明,28年生紅錐去皮胸徑達(dá)到22.30cm,樹(shù)高達(dá)到24.70m,單株材積達(dá)到0.4880m3。在第8~15年間為紅錐生長(zhǎng)的速生期,在此階段去皮胸徑、樹(shù)高、單株材積均處于較高的生長(zhǎng)水平。胸徑在第8~15年處于生長(zhǎng)高峰期,其連年生長(zhǎng)量范圍為1.01~1.11cm/a,連年生長(zhǎng)量峰值出現(xiàn)在第12年,平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量的曲線相交于第18~19年間,對(duì)紅錐大徑材的培育需及時(shí)對(duì)林分進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿嵊g伐,保證其生長(zhǎng)空間及營(yíng)養(yǎng)攝取足夠充分;樹(shù)高連年生長(zhǎng)量最高值出現(xiàn)在第6~15年間,連年生長(zhǎng)量范圍為1.02~1.16m/a,連年生長(zhǎng)量峰值出現(xiàn)于第12年,平均生長(zhǎng)量曲線與連年生長(zhǎng)量曲線在第14~15年間相交,此后樹(shù)高連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量逐年下降;單株材積平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量的增長(zhǎng)幅度在第6~17年之間和第24~28年間均保持較高水平,連年生長(zhǎng)量從第14年起處于快速增加的階段,在第14至第28年連年生長(zhǎng)量范圍為0.0108~0.0728m3/a。直至第28年時(shí),連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量仍處上升的趨勢(shì),尚無(wú)峰值出現(xiàn)。單株材積連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量未相交,表明紅錐經(jīng)歷28年的生長(zhǎng)仍未達(dá)到數(shù)量上的成熟,仍有巨大的生長(zhǎng)潛力。紅錐的形數(shù)變化呈現(xiàn)反J型,紅錐的干形在第7年后趨于穩(wěn)定。紅錐處于生長(zhǎng)高峰期時(shí)應(yīng)加強(qiáng)撫育和水肥管理,注意病蟲害防治,以確保紅錐速生期的養(yǎng)分補(bǔ)給和健康生長(zhǎng)。對(duì)比韋善華等對(duì)灰木蓮(Manglietiaglauce)的研究,至第28年時(shí),樹(shù)高為17.40m、平均生長(zhǎng)量為0.62m/a,胸徑為14.80cm、平均生長(zhǎng)量0.53cm/a,材積為0.1606m3、0.0057m3/a,對(duì)比黃松殿等對(duì)32年生擎天樹(shù)的研究,在第28年時(shí),擎天樹(shù)(Shoreachinensis)的樹(shù)高為21.70m,平均生長(zhǎng)量為0.78m/a,胸徑為21.38cm、平均生長(zhǎng)量0.76cm/a,材積為0.3623m3、0.0129m3/a。對(duì)比楊來(lái)安等對(duì)27年生觀光木(Tsoongiodenronodorum)的研究,27年時(shí)樹(shù)高為22.70m、平均生長(zhǎng)量為0.84m/a,胸徑為19.00cm、平均生長(zhǎng)量0.70cm/a,材積為0.3039m3、0.0113m3/a。通過(guò)對(duì)比可見(jiàn),上述珍貴樹(shù)種的樹(shù)高、胸徑、材積生長(zhǎng)均低于同年齡時(shí)紅錐的生長(zhǎng)水平,可見(jiàn)紅錐生長(zhǎng)更快,速生效果更明顯,是珍貴樹(shù)種中長(zhǎng)勢(shì)較好較快的樹(shù)種。通過(guò)利用6種林業(yè)生長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)28年生紅錐的去皮胸徑、樹(shù)高、單株材積進(jìn)行回歸分析,確定其所適宜采用的生長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?本研究所使用的6種林木生長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄M合優(yōu)度除二次方程對(duì)材積擬合優(yōu)度在0.988外,其余方程對(duì)紅錐的胸徑、樹(shù)高、材積生長(zhǎng)的擬合優(yōu)度均達(dá)到0.990以上,選出去皮胸徑、樹(shù)高、單株材積生長(zhǎng)擬合效果最好的林木經(jīng)驗(yàn)生長(zhǎng)模型方程分別為:胸徑:選用坎派茲(Compertz)模型,擬合方程為:D=25.564×e(-4.198e-0.120×T);樹(shù)高:選用韋布爾(Weibull)模型,擬合方程為:單株材積:選用蘇瑪克(Schumacher)模型;擬合方程為:3.2紅錐人工林密度和年生量生長(zhǎng)28年生紅錐在第8~15年生長(zhǎng)迅速,綜合分析認(rèn)為,紅錐從第8年起開(kāi)始進(jìn)入速生期,因此應(yīng)該提前加強(qiáng)撫育和水肥管理,以滿足紅錐樹(shù)高的生長(zhǎng),同時(shí)注意培育過(guò)程中出現(xiàn)的病蟲害情況。紅錐單株材積的生長(zhǎng)至第28年時(shí)仍未達(dá)到數(shù)量上的成熟,此結(jié)論與唐繼新等的研究一致。使用本研究所得的材積生長(zhǎng)方程推算,平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量發(fā)生交叉仍需很長(zhǎng)的時(shí)間。其實(shí)際材積生長(zhǎng)達(dá)到成熟時(shí)與林齡、樹(shù)高、胸徑等因子的關(guān)系仍需要進(jìn)行更深入的研究