臭松次生林生长规律研究

刘发林，曾思齐，刘 玉，欧阳君祥

(1 中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2 国家林业局调查规划设计院,北京 100714)

臭松次生林生长规律研究

刘发林1，曾思齐1，刘 玉1，欧阳君祥2

(1 中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2 国家林业局调查规划设计院,北京 100714)

为臭松次生林经营提供技术指导，以汪清林业局臭松次生林为研究对象，以96棵解析木数据为基础，采用5种模型分别模拟臭松胸径、树高、材积生长并进行模型选优。结果表明：臭松胸径、树高、材积最优生长模型分别为Johnson Schumacher、Logistic、Bertalanffy；前30 a臭松胸径生长缓慢，30～60 a胸径生长速度最快，60 a后胸径生长小幅缓慢增加，100 a左右达最大，树高生长过程与胸径生长规律基本一致；前40 a臭松材积总生长量、平均生长量、连年生长量很小，40～70 a生长加快，70～100 a生长最快，100 a连年生长量和平均生长量均达最大，表明臭松林成熟年龄约100 a。

臭松次生林；生长模型；生长模拟

林木生长是林分生长规律研究的重要组成部分，是经营数表编制的基础和森林经营措施实施的依据[1-4]，具有重要的理论和实践意义。国内外学者利用解析木数据并运用生长分析法建立胸径、树高和材积生长模型[5-7]，理论比较成熟，但臭松的生长过程及生长模型没有报道。臭松Adiessibirica ledeb，学名西伯利亚冷杉，为常绿松科乔木，高达35 m，胸径50 cm，国内分布于黑龙江、松花江和乌苏里江流域。臭松树干通直，材质好，可用作建筑、家具等用材，是我国东北林区重要的用材树种和水源涵养树种[8-9]。选取吉林汪清林区臭松次生林典型林分并设置样地，分别选择臭松优势木和平均标准木作为解析木，分析其生长过程和模拟生长模型，指导生产实践，以期为臭松次生林经营提供理论依据。

1 试验区概况

汪 清 林 业 局 位 于 东 经 129°56′～ 131°04′，北纬 43°05′～ 43°40′，属长白山系中低山丘陵区，海拔360～1 477 m，主要为暗棕色土、草旬土。属温带大陆性季风气候，多年平均气温3.9 ℃，年平均降水量为547 mm。森林覆盖率达95.4%，林地面积为299 729.1 hm2，其中有林地面积288 553.4 hm2。植物区系属长白山植物区系，植物种类多，结构相对复杂[10-12]，森林类型主要为针阔混交林、阔叶混交林，主要树种有红松Pinus koraiensis Sieb.et Zucc、红皮云杉Picea koraiensis、鱼鳞云杉Picea jezoensis、臭松Abies nephrolepis、长白落叶松Larix lgensis、水曲柳Fraxinus mandshurica Rupr、紫椴 Tilia amurensis、柞树Quercus mongolica等为主。林分类型以天然林为主，占全局总林地面积的93.4%，其中臭松次生林面积达3 800 hm2，蓄积约525 836 m3，是林业局主要针叶树种之一，经营措施以多次伐和二次渐伐作业为主。

2 材料与方法

2.1 数据来源

在吉林汪清林区臭松次生林进行踏查的基础上选择典型林分设置样地，分林分密度设立14块样地（见表1）。记载起源、树种、密度，测定胸径、树高，统计树种组成、年龄分布，各样地内选择并伐倒5株平均标准木作为解析木。以l m为区分段，10 a为龄阶，共测定96株解析木（其中优势木和平均标准木分别26、70株）各龄阶的胸径、树高、材积生长数据。

表1 样地情况†Table 1 Survey of sample plots

2.2 研究方法

应用Excel对原始数据进行统计，选择Logistic、Gompertz、Johnson Schumacher、Richards、Bertalanffy 5种模型[13]，利用Forstat软件分别对臭松胸径、树高、材积生长进行模拟。

3 结果与分析

3.1 树高、胸径、材积生长过程分析

不分优势木和平均标准木，统计臭松96株解析木胸径、树高和材积的生长量，结果如图1、图2、图3所示。前20 a臭松胸径平均和连年生长速率基本一致，从20 a开始胸径平均和连年生长差异较大，表现为连年生长量比平均生长量大，一直持续到100 a左右。树高生长过程与胸径保持同样的生长规律。然而，前50 a材积总生长量和平均生长量缓慢，连年生长量从40 a开始增加，基本符合树木生长规律，50 a左右开始材积生长加速，50～80 a持续缓慢增加，80～100 a为材积生长最大时期，然后材积生长快速下降，表明臭松林于100 a左右成熟。

图1 胸径生长过程Fig.1 Growth process of DBH

图2 树高生长过程Fig. 2 Growth process of hight

3.2 生长模型选优

以林木年龄为自变量（龄阶为10 a），胸径、树高、材积总生长量为因变量， 采用5个模型分别拟合臭松胸径、树高、材积生长，结果如表2所示。

根据R2（决定系数）最大与Q残（残差平方和）最小的原则选取最优生长模型。从表2可知，臭松胸径、树高、材积最优生长模型分别为Johnson Schumacher、Logistic、Bertalanffy。

3.3 胸径生长模拟

对臭松优势木、平均标准木胸径生长分别采用Johnson Schumacher进行拟合，结果见表3。

图3 材积生长过程Fig. 3 Growth process of volume

表2 臭松胸径、树高、材积生长方程拟合结果Table 2 Fitting results of diameter, height, volume growth equations for Adiessibirica ledeb

生长初期，臭松优势木、平均木的胸径连年生长差异不显著，前30 a胸径生长较慢，30～60 a期间，臭松胸径生长速度最快，60 a后胸径生长速率小幅缓慢增加，100 a左右达到生长最大，然后开始下降。立地一致条件下同树种优势木、平均木的生长差异较大，同一年龄优势木的总生长量比平均木胸径大。可看出，竞争是影响人为干扰较少臭松林林木生长的主要原因，因此，为促进林分生长，经营过程中可以适度抚育间伐[14-16]。

表3 臭松胸径生长拟合Table 3 Fitting results of diameter growth for Adiessibirica ledeb

3.4 树高生长模拟

采用Logistic模型拟合臭松优势木和平均木的树高生长，结果如表4所示，拟合精度达0.9以上。

表4 臭松树高生长拟合Table 4 Fitting results of height growth for Adiessibirica ledeb

幼龄期，臭松优势木、平均木的树高连年生长无明显差异，前30 a树高生长较慢；0～60 a期间，臭松树高生长速度最快，60 a后树高生长缓慢持续增加，100 a左右达到生长最大。

3.5 材积生长模拟

利用Bertalanffy模型模拟臭松优势木、平均木材积生长过程，结果如表5所示，拟合精度达0.9以上。

表5 臭松材积生长拟合Table 5 Fitting results of volume growth for Adiessibirica ledeb

0～40 a期间，臭松优势木、平均木的材积总生长量和平均生长量很小，且差异不显著，但平均生长量和连年生长量于40～50 a之间加速，40～70 a平均生长量比连年生长量增加快，70～100 a连年生长量比平均生长量增加快，100 a左右连年生长和平均生长达到最大，分别为0.012 92 m3、0.003 45 m3。

4 结 论

（1） 采 用 Logistic、Gompertz、Johnson Schumacher、Richards、Bertalanffy 5种 模 型 分别拟合臭松胸径、树高、材积生长过程，根据决定系数最大与残差平方和最小的原则进行模型选优。臭松胸径、树高、材积最优生长模型分别为Johnson Schumacher、Logistic、Bertalanffy。

（2）前30 a臭松胸径生长较慢，优势木、平均木的胸径连年生长差异不显著，30～60 a臭松胸径生长速度最快，60 a后胸径生长速度小幅缓慢增加，约100 a胸径生长达最大值。树高生长过程与胸径生长规律基本一致。同一立地条件相同年龄臭松优势木胸径、树高总生长量比平均木大，表明竞争是影响干扰较少臭松林木生长的主要原因，因此，经营过程中实施适度抚育可促进林分生长。

（3）0～40 a臭松优势木、平均木的材积总生长量和平均生长量很小，于40～70 a开始平均生长量和连年生长量增加明显，但平均生长量比连年生长量增加快，70～100 a连年生长量比平均生长量增加快，100 a左右连年生长和平均生长均达最大，分别为0.012 92、0.003 45 m3，表明臭松林的成熟年龄约100 a。

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Study on growth rhythm of Adiessibirica ledeb secondary forest

LIU Fa-lin1, ZENG Si-qi1, LIU Yu1, OUYANG Jun-xiang2
(1. Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China;2. Academy of Forestry Inventory and Planning, Beijing 100714, China)

In order to provide technical guidance for Adiessibirica ledeb secondary forest management，based on the data of 96 parse tree, the DBH, height and volume growth of fi ve Adiessibirica ledeb secondary forests were simulated by using fi ve kinds of model and the fi ve optimal models were screened out. The results show that the optimal model of DBH, height and volume growth respectively were Johnson Schumacher, Logistic and Bertalanffy; in the fi rst 30 years, the DBH grew slow, from the 30th year to the 60th year the DBH grew with the fastest speed, 60 years later the DBH growth rate increased slowly and reached the maximum value when 100 years; the tree height growth was consistent with the growth pattern of DBH; in the fi rst 40 years, the total volume growth, average volume growth and annual volume increment growth were small, grew rapidly from 40th to 70th years and grew with the fastest speed from 70th to100th years, the average growth and annual increment growth reached the maximum at 100 years，It showed that the mature age of Adiessibirica ledeb was at about 100 years.

Adiessibirica ledeb secondary forest; growth model; growth simulation

S758

A

1673-923X(2014)07-0045-05

2014-03-20

国家林业公益性行业项目“天保工程区天然公益林抚育经营关键技术研究”（201204504）；湖南省教育厅项目 “天然次生林竞争生长规律研究”（13C1155）

刘发林（1975-），男，副教授，博士，从事森林经理教学与科研工作；E-mail：liuf l 680@126.com

[本文编校：谢荣秀]