紅錐人工林生長規律研究

紅錐人工林生長規律研究

紅錐形是一種大型多年生闊葉樹。它通常是福建省、廣東省、廣東省、云南省、貴州省和其他地區的自然或人工品種。它通常是樹的上層樹種。它的樹干筆直、堅硬、紅色、質地細膩、耐腐蝕性強、不會開裂、變形、易于加工的優質和珍貴材料。它是廣西種植的適應性強。隨著我國經濟和社會的發展,人們對中高檔大徑級闊葉木材的需求量日益增加,我國的天然木材資源供不應求,培育優良大徑闊葉材樹種十分有必要。紅錐是廣西材質優良的鄉土闊葉用材樹種,生長迅速,培育技術相對成熟,適合作為優良大徑闊葉用材樹種,且適合作為水源涵養林、水土保持林樹種,具有較高的經濟價值和生態價值。目前,與紅錐生長規律相關的研究較少,唐繼新等對大青山27年生紅錐人工林的生長規律進行了研究,對紅錐的生長規律有了初步的了解。深入對紅錐的生長規律的研究有助于加強對紅錐生長特性的了解,優化紅錐的培育方法。本文以廣西林業科學研究院老虎嶺試驗林場28年生紅錐人工純林為材料,通過解析木測定與分析的方法,研究紅錐人工林生長規律,以期為科學經營紅錐人工林提供參考。1材料和方法的研究1.1驗林場密度和密度試驗材料來源于廣西林業科學研究院老虎嶺試驗林場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,間伐后現保留密度為每公頃1200株。1.2解析木的選取對紅錐人工林林木進行每木檢尺后,根據調查的結果,選取能夠代表整個林分平均水平且生長正常的5株樣木作為解析木。確定南北方向,將解析木伐倒。1.3樹干解析木所取盤高度解析木伐倒后,根據樹干解析法的要求,將解析木樹干進行分段和鋸取圓盤,樹干解析木所取圓盤的位置按照2m區分段截取,圓盤厚度5cm,在圓盤下方標注南北方向、樣木號、圓盤位置。拋光圓盤后按照樹干解析的方法對解析木的樹高、胸徑、材積進行計算。取5株平均木樹高、胸徑、材積生長量的平均值進行分析。1.4林木生長模型使用Excel2007軟件對樹高、胸徑以及單株材積的總生長量、連年生長量、平均生長量進行計算,并繪制相應曲線圖。使用SPSS19.0軟件對解析木的樹高、胸徑、單株材積的總生長量與樹齡進行回歸分析,分別采用6種具有代表性的林木生長經驗模型進行擬合,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表示紅錐的樹高、胸徑、單株材積的生長量;T表示林齡;公式中的K、A、B、C、D均為隨機參數。2結果與分析經過對28年生紅錐人工林平均木所截取圓盤的年輪及直徑的測定,對其去皮胸徑、樹高、材積進行生長過程分析。2.1生長曲線及生長量28年生紅錐去皮胸徑總生長量隨林齡的增加逐漸增大,總生長量可達到22.30cm(圖1)。平均生長量隨林齡的增加在1~18年逐漸增大,在第18年時達到最大值0.86cm/a,從第19年起緩慢下降,在第28年時,去皮胸徑平均生長量為0.80cm/a。連年生長量生長曲線呈波浪形,在第1~12年呈上升的趨勢,在第8~15年處于生長高峰期,其連年生長量范圍為1.01~1.11cm/a。連年生長量峰值出現在第12年,達到1.11cm/a,從第16年起連年生長量逐年下降,在第28年時連年生長量為0.44cm/a。平均生長量和連年生長量的曲線相交于第18~19年間,而平均生長量最大值出現于第18年,平均生長量在第19~28年下降趨勢平穩,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樹高生長和生長量分析28年生紅錐樹高生長總量呈不斷增加的趨勢(圖2),在第28年時,紅錐樹高生長總量為24.70m。樹高平均生長量峰值出現在第14年,為1.03m/a,在第1~14年間,樹高平均生長量不斷增加,從第5年到第6年間平均生長量增幅最大,增幅達到2.05%。從第15年起至第28年,樹高平均生長量逐年減少,至第28年時,樹高平均生長量為0.88m/a,減小幅度最大,為2.06%。樹高連年生長量呈波浪形曲線,在第1~12年連年生長量逐年增加,在第12年時達到峰值,為1.16m/a。紅錐樹高生長高峰期出現在第6年至第15年間,連年生長量范圍為1.02~1.16m/a。紅錐樹高平均生長量曲線與連年生長量曲線在第14~15年間相交,此時為平均生長量達到峰值并開始下降的階段。此后紅錐平均生長量和連年生長量逐年降低,平均生長量降幅相對平穩,連年生長量下降幅度較大,在第28年時連年生長量為0.38m/a。2.3生長量及降水量測量28年生紅錐單株材積隨著林齡的增加不斷增大,在第28年時紅錐單株材積為0.4880m3(圖3)。平均生長量與連年生長量逐年增加,平均生長量在第6~20年之間和第24~28年間處于快速增長階段,從第24~28年,平均生長量范圍為0.0110~0.0174m3/a。連年生長量從第14年起處于快速增加的階段,第14至第28年連年生長量范圍為0.0108~0.0728m3/a。連年生長量在第18~22年時增長幅度相對第6~17年時略有下降,結合氣象研究及相關資料分析,可能與18~22年期間南寧市年均降水量(平均值為10981.2mm)相對第6~17年期間年均降水量(平均值為13359.4mm)減少有關,造成樹木的水分攝取量減少,影響材積的生長。至第28年時,連年生長量曲線與平均生長量曲線未有重合,且材積的連年生長量較平均生長量增長迅速,數值一直大于平均生長量,說明此時28年生紅錐材積仍處于快速生長的階段,并未達到數量上的成熟。2.4反j型曲線形數是樹木干形指標之一,是反應樹木干形的飽滿程度的指標。28年生紅錐的形數總體呈現反J型曲線變化,形數前三年減小幅度較大,幅度均在50%以上。從第7年起形數略有增加,但形數變化幅度較小,整體變化趨于穩定,可能與林分開始郁閉,陽光照射至單株林木冠層減小有關。2.5紅絲泰的dap、樹高、體積和生長數學模型的建立2.5.1中擬合優度最高的模型在對紅錐去皮胸徑生長模型的回歸分析中,6種生長數學模型擬合優度均達到0.99以上,其中擬合優度最高的模型是坎派茲(Compertz)模型,其擬合優度達到0.999,殘差平方和為1.365,擬合效果最佳(表1)。坎派茲(Compertz)模型所對應的去皮胸徑生長數學模型公式為:D=25.564×e(-4.198e-0.120×T)2.5.2韋姆-compertch模型通過對28年生紅錐樹高進行6種生長模型的回歸分析(表2),蘇瑪克(Schumacher)、韋布爾(Weibull)、坎派茲(Compertz)3種數學模型的擬合優度R2為6種模型中最高,均為0.999,殘差平方均小于1.0。說明這3種生長模型對紅錐樹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年生紅錐樹高的生長模型,其公式為:H=2.558×[1-e-(T--24..007080)-2.728]2.5.3紅錐材積擬合6種經驗生長模型對28年生紅錐的擬合結果表明(表3),在6種生長方程中,理查德(Richards)、蘇瑪克(Schumacher)和坎派茲(Compertz)模型均能較好地對紅錐材積進行擬合,擬合優度R2均達到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模型可以選用蘇瑪克(Schumacher)模型,其公式為:V=844.633×eT-+43360..0204193結論和討論3.1紅錐生長和生長特性研究表明,28年生紅錐去皮胸徑達到22.30cm,樹高達到24.70m,單株材積達到0.4880m3。在第8~15年間為紅錐生長的速生期,在此階段去皮胸徑、樹高、單株材積均處于較高的生長水平。胸徑在第8~15年處于生長高峰期,其連年生長量范圍為1.01~1.11cm/a,連年生長量峰值出現在第12年,平均生長量和連年生長量的曲線相交于第18~19年間,對紅錐大徑材的培育需及時對林分進行適當的撫育間伐,保證其生長空間及營養攝取足夠充分;樹高連年生長量最高值出現在第6~15年間,連年生長量范圍為1.02~1.16m/a,連年生長量峰值出現于第12年,平均生長量曲線與連年生長量曲線在第14~15年間相交,此后樹高連年生長量與平均生長量逐年下降;單株材積平均生長量和連年生長量的增長幅度在第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年連年生長量范圍為0.0108~0.0728m3/a。直至第28年時,連年生長量與平均生長量仍處上升的趨勢,尚無峰值出現。單株材積連年生長量和平均生長量未相交,表明紅錐經歷28年的生長仍未達到數量上的成熟,仍有巨大的生長潛力。紅錐的形數變化呈現反J型,紅錐的干形在第7年后趨于穩定。紅錐處于生長高峰期時應加強撫育和水肥管理,注意病蟲害防治,以確保紅錐速生期的養分補給和健康生長。對比韋善華等對灰木蓮(Manglietiaglauce)的研究,至第28年時,樹高為17.40m、平均生長量為0.62m/a,胸徑為14.80cm、平均生長量0.53cm/a,材積為0.1606m3、0.0057m3/a,對比黃松殿等對32年生擎天樹的研究,在第28年時,擎天樹(Shoreachinensis)的樹高為21.70m,平均生長量為0.78m/a,胸徑為21.38cm、平均生長量0.76cm/a,材積為0.3623m3、0.0129m3/a。對比楊來安等對27年生觀光木(Tsoongiodenronodorum)的研究,27年時樹高為22.70m、平均生長量為0.84m/a,胸徑為19.00cm、平均生長量0.70cm/a,材積為0.3039m3、0.0113m3/a。通過對比可見,上述珍貴樹種的樹高、胸徑、材積生長均低于同年齡時紅錐的生長水平,可見紅錐生長更快,速生效果更明顯,是珍貴樹種中長勢較好較快的樹種。通過利用6種林業生長經驗模型對28年生紅錐的去皮胸徑、樹高、單株材積進行回歸分析,確定其所適宜采用的生長經驗模型,本研究所使用的6種林木生長經驗模型的擬合優度除二次方程對材積擬合優度在0.988外,其余方程對紅錐的胸徑、樹高、材積生長的擬合優度均達到0.990以上,選出去皮胸徑、樹高、單株材積生長擬合效果最好的林木經驗生長模型方程分別為: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28年生紅錐在第8~15年生長迅速,綜合分析認為,紅錐從第8年起開始進入速生期,因此應該提前加強撫育和水肥管理,以滿足紅錐樹高的生長,同時注意培育過程中出現的病蟲害情況。紅錐單株材積的生長至第28年時仍未達到數量上的成熟,此結論與唐繼新等的研究一致。使用本研究所得的材積生長方程推算,平均生長量與連年生長量發生交叉仍需很長的時間。其實際材積生長達到成熟時與林齡、樹高、胸徑等因子的關系仍需要進行更深入的研究