廣西國(guó)有黃冕林場(chǎng)21年生馬尾松生長(zhǎng)過程分析

韋建秋

(廣西國(guó)有黃冕林場(chǎng)，廣西 柳州 545600)

馬尾松(Pinusmassoniana)是我國(guó)主要人工造林樹種之一，具有耐干旱、耐寒、耐高溫等特點(diǎn)，在中國(guó)種植廣泛。馬尾松在我國(guó)南方種植已久，廣西桂北地區(qū)有大面積種植，而對(duì)于馬尾松生長(zhǎng)過程研究并不是很多。本文通過對(duì)廣西國(guó)有黃冕林場(chǎng)21年生馬尾松樹干生長(zhǎng)研究，為桂北地區(qū)種植馬尾松提供科學(xué)依據(jù)。

周火明等人通過對(duì)湖北省大悟縣仙居項(xiàng)林場(chǎng)喜樹(Camptothecaacuminata)和馬尾松(Cunninghamialanceolata)人工混交林中喜樹生長(zhǎng)量的調(diào)查，選取標(biāo)準(zhǔn)地標(biāo)準(zhǔn)木進(jìn)行樹干解析，分析喜樹樹高、胸徑、材積的生長(zhǎng)量，研究其生長(zhǎng)規(guī)律，該試驗(yàn)結(jié)果表明，該地喜樹在前10 a生長(zhǎng)較迅速，15 a后呈穩(wěn)定緩慢生長(zhǎng)的趨勢(shì)[1]。黃永彬在研究馬蹄荷生長(zhǎng)過程中發(fā)現(xiàn)其幼齡期的樹高生長(zhǎng)較快，而到10 a后開始下降；但是馬蹄荷胸徑生長(zhǎng)快速期較長(zhǎng)，20 a后才開始緩慢下降[2]。采集王朗自然保護(hù)區(qū)內(nèi)一株樹齡為293 a岷江冷杉，截取圓盤獲得生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，研究結(jié)果表明：在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)，岷江冷杉的總生長(zhǎng)量始終保持較快的增長(zhǎng)，平均生長(zhǎng)量較平穩(wěn)，但是連年生長(zhǎng)量表現(xiàn)出參差不齊的狀況[3]。李春義等人以甘肅小隴山白皮松(Pinusbungeana)天然次生林為研究對(duì)象，通過樹干解析分析其生長(zhǎng)指標(biāo)的生長(zhǎng)過程，結(jié)果表明：胸徑、樹高、去皮材積的總生長(zhǎng)量的變化均呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)[4]。魏安超等人以云南省香格里拉市兩塊典型樣地內(nèi)的10株高山松樣木作為研究對(duì)象，基于樹干解析測(cè)定和計(jì)算其單木木材生物量生長(zhǎng)及木材生物量生長(zhǎng)率，結(jié)果表明考慮樣地效應(yīng)、樣木效應(yīng)作為隨機(jī)效應(yīng)的單水平混合效應(yīng)模型和兩水平混合效應(yīng)模型均提高了模型的擬合精度[5]。

選取標(biāo)準(zhǔn)地標(biāo)準(zhǔn)木進(jìn)行樹干解析，分析馬尾松直徑、樹高、斷面積、材積的生長(zhǎng)量,研究馬尾松樹種生長(zhǎng)規(guī)律，為馬尾松樹種的保護(hù)、栽培、繁殖等提供依據(jù)，為天然林保護(hù)和人工林培育提供理論支持[6，7]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

將廣西國(guó)有黃冕林場(chǎng)沙塘分場(chǎng)設(shè)為試驗(yàn)地，試驗(yàn)林分處于沙塘分場(chǎng)8林班6小班，地處109°91′ E，24°41′ N，海拔455 m，坡向?yàn)槲髂戏较颍露葹?0°，坡位為下坡，林下主要植被有鹽膚木、荷木、路邊青、五節(jié)芒等。該試驗(yàn)林地于1998年春季造林，造林初始密度為2 m×3 m，郁閉度為0.8。

1.1.1 解析木的選取與生長(zhǎng)環(huán)境的記載 在5個(gè)具有代表性的20 m×20 m樣地，進(jìn)行每木檢尺，同時(shí)記錄樣方內(nèi)胸徑大于5 cm的所有喬木個(gè)體的樹高、胸徑，并計(jì)算每個(gè)樣地的馬尾松平均胸徑、平均樹高，依據(jù)5個(gè)樣地的樹高、胸徑的平均值，依據(jù)精度要求，分別找出接近樣地平均值的3株樣木作為平均木，并要求所選的平均木生長(zhǎng)正常、無病蟲害、不斷梢。在解析木伐倒之前，記錄其所在位置的立地條件、林分狀況、解析木冠幅及與鄰近樹木的位置關(guān)系。

1.1.2 解析木的伐倒與測(cè)定 伐倒前，需要準(zhǔn)確測(cè)定根徑位置的大小和胸徑的大小，并用粉筆在這兩個(gè)地方上標(biāo)記好位置和方向；砍伐過程中，要選擇好樹倒的方向，并提前做好倒向位置的現(xiàn)場(chǎng)清理，以利于后續(xù)的測(cè)量和截取圓盤，要從根徑處下鋸；伐倒后，要先測(cè)定從根徑至第一個(gè)死枝和活枝樹干上的高度，然后打去枝丫，用粉筆在整個(gè)樹上標(biāo)記南北方向，并測(cè)定樹高1/4、1/2及3/4處的帶皮和去皮直徑。

1.1.3 圓盤截取和圓盤編號(hào) 在樹干各分段位置截取圓盤，同時(shí)為了確定樹干年齡及內(nèi)業(yè)分析時(shí)需要，須在根際和胸高處分別截取圓盤，截取圓盤時(shí)應(yīng)注意圓盤應(yīng)與樹干垂直。圓盤厚度一般在3～5 cm即可，直徑大的可適當(dāng)加厚。每個(gè)圓盤鋸下后，應(yīng)立即在非工作面編號(hào)。

1.2 樹干解析的內(nèi)業(yè)處理

1.2.1 圓盤的加工 為更加準(zhǔn)確測(cè)量馬尾松圓盤上的年輪數(shù)，需要對(duì)圓盤經(jīng)行初加工，刨光圓盤上的樹皮，然后通過圓心畫東西和南北方向的垂直方向線。

1.2.2 確定樹木年齡 在“0”號(hào)盤上分別沿各條半徑線查看年輪數(shù)，待4條半徑線上的年輪數(shù)完全一致后以此確定樹木的年齡。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件函數(shù)和圖表工具，建立樹干解析木各齡階樹高、直徑和材積計(jì)算模板，該模板適合于任何區(qū)分方式的解析木計(jì)算，具有界面直觀、易于理解、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)[8]。

樹木年齡與各圓盤的年齡數(shù)之差即為達(dá)此段面高度的年齡，以斷面高為縱坐標(biāo)，以達(dá)到此高的年齡為橫坐標(biāo)，標(biāo)出樹高生長(zhǎng)過程的曲線圖，從曲線圖上便可查出各齡階的樹高；各齡階的材積等于各區(qū)分段材積與梢頭材積之和，其梢頭長(zhǎng)度等于各齡階樹高減去梢頭底斷面高度。

將解析木生長(zhǎng)過程分析表中的胸徑、樹高和材積按各齡階分別抄錄于樹干生長(zhǎng)過程總表中，作為調(diào)查因子的總生長(zhǎng)量，然后，分別各調(diào)查因子計(jì)算各齡階的平均生長(zhǎng)量、連年生長(zhǎng)量、材積生長(zhǎng)率及形數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 樹干解析

劃分齡階，量測(cè)各齡階的直徑，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，如表1，然后再以樹高(即圓盤高度)為橫坐標(biāo)，直徑為縱坐標(biāo)，在各斷面高的位置上，按各齡階直徑大小繪出樹干縱剖面圖(圖1)。可比較直觀體現(xiàn)出各個(gè)齡階樹干形狀與各個(gè)齡階樹高。從圖1可以看出，馬尾松樹皮較厚，各年齡層的樹高直徑曲線變化比較平穩(wěn)，因此馬尾松的樹形比較規(guī)則，并且通直圓滿，但是樹干梢頭處直徑減小較快，樹干整體來看較尖削。

表1 馬尾松直徑生長(zhǎng)進(jìn)程表

圖1樹干縱剖面

2.2 馬尾松各齡階生長(zhǎng)量

2.2.1 總生長(zhǎng)量 調(diào)查林分馬尾松直徑(圖2)、樹高(圖3)、斷面積(圖4)和單株材積(圖5)的總生長(zhǎng)量變化均呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)。由圖2和圖3可知，馬尾松樹高和直徑在幼年時(shí)(a<10)生長(zhǎng)很快，但隨著年齡的增長(zhǎng)，樹高和胸徑的總生長(zhǎng)量有所減緩，但依舊保持增長(zhǎng)的趨勢(shì)，沒有大的波動(dòng)，在調(diào)查年齡(21 a)均未達(dá)到最大值。

圖2 馬尾松直徑總生長(zhǎng)曲線

圖3 馬尾松樹高總生長(zhǎng)曲線

由圖4可知，馬尾松斷面積總生長(zhǎng)量在19 a前增長(zhǎng)均較緩慢，19 a后總斷面積急劇增加；由圖5可知，馬尾松材積的生長(zhǎng)量變化符合一般樹木材積生長(zhǎng)量的“s”型變化規(guī)律，材積在前11 a曲線較平緩，馬尾松材積增長(zhǎng)較緩慢，11 a以后增長(zhǎng)開始迅速。截至到21 a，馬尾松斷面積和材積的總生長(zhǎng)趨勢(shì)依然良好，沒有達(dá)到最大值，也沒有結(jié)束速生期。

圖4 馬尾松斷面積總生長(zhǎng)曲線

圖5 馬尾松材積總生長(zhǎng)量曲線

2.2.2 總平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量 馬尾松直徑、樹高、斷面積和材積平均生長(zhǎng)量曲線和連年生長(zhǎng)量曲線分別見圖6～9。圖中顯示，馬尾松直徑的平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量曲線在3 a時(shí)相交，3～5 a均在增加，而且連年生長(zhǎng)量增加較快，6 a后馬尾松直徑平均生長(zhǎng)量變化較平緩，而連年生長(zhǎng)量變化波動(dòng)較大，兩條曲線在5 a時(shí)再次相交，5 a后平均生長(zhǎng)量一直大于連年生長(zhǎng)量，21 a連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量開始接近，21 a馬尾松雖然還沒到達(dá)成熟期，但是馬尾松的生長(zhǎng)開始變得緩慢；樹高平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量曲線的變化與直徑類似，5 a后開始下降，直到17 a 后下降較快，并且在21 a時(shí)連年生長(zhǎng)量快接近零，生長(zhǎng)開始緩慢；10 a后樹高的平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量都是下降的，高生長(zhǎng)進(jìn)入緩慢期。

圖6 馬尾松樹高平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量

圖7 馬尾松直徑平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量

馬尾松斷面積平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量總體上來看呈上升趨勢(shì)，斷面積生長(zhǎng)量逐年增加，并沒有減緩的趨勢(shì)，斷面積連年生長(zhǎng)量在19 a時(shí)增長(zhǎng)速度明顯快于平均生長(zhǎng)量，始終高于平均生長(zhǎng)量；材積的平均生長(zhǎng)量變化很穩(wěn)定，但是連年生長(zhǎng)量波動(dòng)較大，從1～5 a下降，5～13 a上升，13～15 a下降，15 a以后上升的幅度較大，同時(shí)在15 a以后材積的連年生長(zhǎng)量一直大于平均生長(zhǎng)量。從斷面積和材積連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量曲線可見馬尾松尚未達(dá)到其數(shù)量成熟年齡。

圖8 馬尾松斷面積平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量

圖9 馬尾松材積平均生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量

2.3 馬尾松樹高形數(shù)

形數(shù)是表示樹木干形的重要指標(biāo)，是樹干材積與比較圓柱體體積的比值，當(dāng)胸高和樹高一定時(shí)，飽滿樹干的材積與比較圓柱體的體積相差較小，形數(shù)值較大[9]。馬尾松各個(gè)齡階的胸高形數(shù)變化如圖10所示，胸高形數(shù)在5 a前變化很大，在5 a以后，形數(shù)基本穩(wěn)定在0.64～0.48，說明馬尾松的胸徑、樹高生長(zhǎng)在5 a以后趨于穩(wěn)定，馬尾松在幼齡期后生長(zhǎng)比較有規(guī)律。

圖10 馬尾松各齡階胸高形數(shù)變化

3 結(jié)論與討論

3.1 從樹高來分析

馬尾松在2～8 a時(shí)段，樹高平均生長(zhǎng)量在1.5左右，在馬尾松整個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期是比較快速的，10～20 a，平均生長(zhǎng)量降到1.0左右，21 a以后生長(zhǎng)幅度很小的，但是還在緩慢生長(zhǎng)，從樹高生長(zhǎng)曲線中也可以看出來21 a以后，樹高曲線是比較平緩的，說明生長(zhǎng)很慢。在幼齡時(shí)期，馬尾松的生長(zhǎng)程度很大，進(jìn)入成熟期時(shí)，樹高生長(zhǎng)會(huì)慢慢減少至停止。

3.2 從材積變化分析

在2～8 a，材積變化很小，馬尾松的材積生長(zhǎng)曲線很平緩，10 a后材積生長(zhǎng)增長(zhǎng)較快，并且比較穩(wěn)定，曲線只是稍微有點(diǎn)起伏，但不明顯，說明這個(gè)時(shí)期的自然環(huán)境比較適合馬尾松生長(zhǎng)，無論是在水分、土壤肥力、溫度還是其他方面都比較適宜。從材積平均生長(zhǎng)量來看，10～21 a材積生長(zhǎng)量很穩(wěn)定，只是會(huì)有微弱的變化，但增長(zhǎng)較快。

3.3 從胸徑、斷面積分析

從胸徑和斷面積曲線來分析，兩條曲線都是比較有規(guī)律地上升，但是不同的是，斷面積在2～19 a內(nèi)變化很小，曲線很平緩，而胸徑卻是變化比較大。19 a后馬尾松斷面積和直徑連年生長(zhǎng)量急劇增大，可能是這個(gè)時(shí)候的環(huán)境變化比較突然，馬尾松的生長(zhǎng)突然受到了影響，導(dǎo)致胸徑發(fā)生了較大的改變，由于斷面積的大小與胸徑的大小有直接的聯(lián)系，所以斷面積也會(huì)發(fā)生同樣的變化。馬尾松的直徑和斷面

積均沒有 達(dá)到最大值，在21 a的時(shí)候馬尾松生長(zhǎng)還在繼續(xù)，沒有達(dá)到成熟期。

3.4 從形數(shù)分析

馬尾松第1年到第3年的形數(shù)比較大，在這期間馬尾松的干形變化較大。5年后形數(shù)比較穩(wěn)定，基本在0.5左右有點(diǎn)微弱的變化，5年后馬尾松的干形沒多大變化，生長(zhǎng)也很穩(wěn)定，幾乎沒有發(fā)生什么變化，馬尾松在很有規(guī)律地生長(zhǎng)。

3.5 結(jié)合馬尾松縱剖面圖分析

前20 a樹高和胸徑生長(zhǎng)都比較快，也比較均勻，越往后曲線越密集，說明馬尾松生長(zhǎng)開始變得緩慢。所以馬尾松最好生長(zhǎng)時(shí)期是2～8 a，10～20 a為馬尾松材積、樹高、胸徑等正常生長(zhǎng)時(shí)期，也是馬尾松整個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期木材長(zhǎng)得最好的時(shí)期，越往后到了馬尾松的成熟或過熟期，馬尾松各指標(biāo)達(dá)到最大值后，開始生長(zhǎng)得很緩慢，但也沒有停止生長(zhǎng)。