剑阁县藏柏人工林生长特性研究

贾 晨，兰发正，熊大国，罗建勋*

（1.四川省林业科学研究院，四川　　成都 610081；2.西华师范大学　　生命科学学院，四川　　南充 637009；3.广元市昭化区林业和园林局，四川　　广元 628021）

剑阁县藏柏人工林生长特性研究

贾 晨1，兰发正2，熊大国3，罗建勋1*

（1.四川省林业科学研究院，四川成都 610081；2.西华师范大学生命科学学院，四川南充 637009；3.广元市昭化区林业和园林局，四川广元 628021）

采用树干解析法对剑阁县藏柏人工林生长规律进行了研究。结果表明：27 a藏柏树高、胸径与材积生长量分别达到了18.13 m、25.8 cm、0.407 55 m3；此时年平均生长量分别为0.67 m、0.96 cm、0.015 09 m3。树高的快速生长期为12 a～21 a，期间连年生长量为0.71m·a-1～0.93m·a-1，胸径的快速生长期为9a～15a和21a～24a，期间连年生长量分别为1.17cm～1.22cm、1.09cm～1.21cm，材积年平均生长量与连年生长量曲线都随年龄增加而增加，到27 a时分别为0.03428m3·a-1、0.01509m3·a-1，而且并没有相交，说明材积生长还没达到数量上的成熟。采用逻辑斯蒂（logistic）模型进行拟合得树高、胸径和材积相关系高达0.997、0.992和0.999，说明可用该模型对藏柏人工林的生产实践进行指导。

藏柏；人工林；生长特性；生长过程

藏柏（Cupressus torulosa D.Don），属于柏科（Upressaceae）柏木属（Cupressus Linn），常绿针叶林乔木［1］，树干通直，高可达25 m，为优良用材、绿化树种。原产西藏东南的墨脱、林芝、野贡等地区及印度北部、不丹、尼泊尔等国［2］。分布地海拔1 800 m～2 800 m，河谷地带。原产地气候条件为：年平均气温为12℃ ～22℃，年降水 650 mm～1 600 mm［3］，夏雨型或均雨型［4］，最冷月（1月）平均温度为2℃～12℃［5］。藏柏环境适应性强，耐贫瘠山地［6］，抗旱能力强［7］，在中性，微酸性和钙质土上均能生长，在富含钙质，深厚的土壤上生长最快［8］。藏柏结构细，纹理优美，材质坚硬易加工，耐腐蚀，可作桥梁、车厢、造船、家具等用材［9-10］，树干通直挺拔，树形美观，是优良庭院与“四旁”绿化树种［11］。因而对剑阁县藏柏进行树干解析，研究其生长特性，为本地区藏柏人工林的栽培推广与抚育管理提供科学指导。

1　试验材料与方法

1.1试验地概况

试验林位于剑阁县，剑阁县位于四川省北部，广元市西南部，与广元市昭化区、苍溪县、南部县、阆中市、梓潼县、江油市、青川县等相邻。地理坐标为31°31′～32°21′N，105°10′～105°49′E，海拔在450 m～1 100 m之间，平均海拔为540 m，属于亚热带湿润季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，光照适宜，四季分明，大陆性季风明显。雨热同期，年平均气温为15.4℃，年均降水量1 039.4 mm，全年分配不均，70%～80%主要集中在夏秋两季，全年无霜期270 d，年平均日照时数1 328.3 h，土壤为中性、微酸性和微碱性的黄土和紫色土为主。

1.2试验方法

采用树干解析法对沙坝乡一个人工藏柏林中选取3株无病虫害，树干通直，长势优良的平均木进行测试。伐倒前用指北针确定南北方向，树干上标记南北方向，样木伐倒后，测定总树高，并沿树高0.0、1.3、3.6、5.6……按2m分段取3 cm～5 cm厚的圆盘（梢头大于1m时在1m处取样，梢头不足1m时弃取），在圆盘上标上解析木编号、南北方向、以及圆盘编号，带到当地的木材加工厂进行抛光，用直尺沿南北、东西方向量取圆盘的的带皮直径、去皮直径以及3a为一段的直径等指标。分别计算解析木各年龄阶段的树高、胸径及材积的总生长量、年平均生长量和连年生长量进行对比，研究其生长特性。

1.3数据处理

运用Excel 2007软件和SPSS18.0软件对数据进行统计和分析处理。根据解析木的树高（H）和胸径（D）数据，采用中央断面区分求积式计算出相应材积（V），计算公式如下：

式中：i为第i个区分段中央断面积；l为各区分段长度；n为区分段个数；g′g为梢头断面积；l′为梢头长度。

计算各龄阶材积生长率采用普雷斯勒生长率计算，公式如下：

式中：Pv为材积生长率，Va、Va-n分别为前后两龄阶树干材积，n为龄阶间隔年数。

将解析木各自的胸径、树高与材积分年龄建立回归方程，采用逻辑斯蒂（logistic）模型进行拟合，其公式如下：

式中：y为生长量；x为生长时间；k、a、b为待定参数，可用倒数求和法来选取待定参数的初始值，再用spss软件中Marguardt迭代法求解。

2　结果与分析

通过对选定的3株藏柏平均标准木的树干解析，藏柏的生长速度快，采取3a为龄级进行统计分析，得到27 a藏柏的树高、胸径和材积的生长见表1。

2.1树高生长过程

根据对27 a藏柏样木的树干解析，得出其树高生长规律如表1和图1所示：27 a生藏柏树高达到18.13 m，此时，年平均生长量和连年生长量分别是0.67 m·a-1、0.27 m·a-1，在3 a～21 a，藏柏树高生长速度呈加速生长阶段，在21 a～27 a，生长速度逐渐减缓。年平均生长量的变化范围为0.52 m～0.7 3m，在第21年之前呈逐年增加趋势，在第21年达到最大值为0.73 m·a-1，之后呈逐渐降低趋势；连年生长量的变化范围为0.27 m～0.93 m，从连年生长曲线看，在27 a之前生长曲线为双峰曲线，生长峰值分别出现在第6年和第21年，分别为0.66 m·a-1和0.93 m·a-1，但从总体曲线来看，在第21年之前生长比较稳定，呈逐年增加趋势，连年生长量为0.52 m～0.93 m，第21年之后呈骤降趋势，在24 a左右与年平均生长量相交，之后呈加速下降趋势，树高生长成熟应该在24 a左右。这一方面跟藏柏自身的生物学特性有光，另一方面可能跟外围的环境有关，生长到15 m以上之后光照充足，有足够的生长空间，然后表现多为横向生长。

2.2胸径生长过程

根据对27 a藏柏样木的树干解析，得出其胸径生长规律如表1和图2所示：27 a生藏柏胸径达到25.80 cm，此时，年平均生长量和连年生长量分别为0.69 cm·a-1、0.96 cm·a-1，年平均生长量的变化范围为0.57 cm～0.99 cm，连年生长量的变化范围为0.52 cm～1.22 cm，从胸径年平均生长量和连年生长量曲线看，年平均生长量和连年生长量基本处于同步状态，3 a～6 a处于缓慢增长阶段，年平均生长量的变化范围为0.57 cm～0.63 cm，并在第6年处于最缓慢阶段，为0.57 cm·a-1；连年生长量的变化范围为0.52 cm～0.63 cm，并在第6年处于最缓慢阶段，为0.52 cm·a-1。7 a～24 a处于胸径生长高速期，年平均生长量的变化范围为0.77 cm～0.99 cm，并在第24年处于最高速生长阶段，为0.99 cm·a-1；连年生长量的变化范围为0.87 cm～1.22 cm，并在第15年取得最大值，为1.22 cm·a-1。24 a生长量增速呈下降趋势。根据藏柏胸径年平均生长量和连年生长量曲线呈双峰曲线，第6年和第18年左右处于曲线峰底，应该与当年气候条件有关，高速生长期应该与藏柏自身生物学特性和人工抚育有关，曲线波动与环境条件有一定的关系。

表1　藏柏人工林生长过程

图1　树高总生长量、平均与连年生长量

图2　胸径总生长量、平均与连年生长量

2.3材积生长过程

根据对27 a藏柏样木的树干解析，得出其材积生长规律如表1和图3所示：藏柏的年平均生长量和连年生长量在前27 a一直呈增长趋势且速度较快，27 a藏柏材积达到0.407 55 m3，此时，年平均生长量和连年生长量分别为0.015 09 m3·a-1，0.034 28 m3·a-1，年平均生长量的变化范围为0.000 25 m3～0.015 09 m3，连年生长量的变化范围为0.000 25 m3～0.039 31 m3，据总生长量、材积年平均生长量和连年生长量曲线，总生长量一直呈上升趋势，年平均生长量和连年生长量曲线基本同步呈M曲线状分布，3 a～6 a龄阶为材积生长缓慢期，年平均生长量在0.000 43 m3·a-1及以下，连年生长量在0.000 61 m3·a-1及以下，生长速度呈下降趋势。7 a～21 a龄阶为材积生长盛期，年平均生长量为0.001 27 m3·a-1～0.008 90 m3·a-1，连年生长量为0.002 96 m3·a-1～0.026 01 m3·a-1，并在第18a时呈生长速度急速下降趋势，可能是跟当年恶劣的气候条件有关。21 a以后藏柏的年平均生长量和连年生长量的大概趋势是下降，说明此藏柏人工林在21 a左右达到数量上的成熟阶段。此后应加强对此人工林的抚育间伐，以保证藏柏的健壮生长。

图3　材积总生长量、平均与连年生长量

2.4材积生长率与胸高形数

据表1和图4得出：材积生长率由3龄阶到6龄阶呈上升趋势，从36.41%上升到42.08%。之后呈下降趋势，由7龄阶到15龄阶为快速下降阶段，从29.27%下降到17.32%，由16龄阶到21龄阶为缓慢下降阶段，由17.60%下降到16%，之后为快速下降阶段。藏柏的胸高形数由3龄阶到9龄阶为快速下降阶段，由1.8快速下降到0.5左右，之后胸高形数的变化基本维持在0.4上下，说明藏柏在9龄阶后的干形基本趋于稳定。

图4　材积生长率与胸高形数

2.5藏柏生长过程模型拟合

2.5.1树高、胸径、材积生长模型拟合

据藏柏生长过程中树高、胸径、材积的量求出相应的参数k、a、b的值（表2），对所求参数做显著性方差分析，结果如表3所示，藏柏的树高、胸径、材积的待定参数的p值均小于0.000 1，说明所求参数在生长方程中，y与x的回归关系极显著。

将待定参数代入logistic方程，分别得到树高、胸径、材积的生长曲线模型（见表2），树高、胸径、材积的生长曲线方程拟合的精度分别为0.997、0.992 43、0.999 03，由此说明藏柏人工林的树高、胸径、材积与林龄存在密切的相关性，拟合模型更能很好的反映林木生长情况。

表2　生长方程的参数

表3　生长方程参数的方差分析

2.5.2生长模型的验证

据藏柏树高、胸径和材积与林龄的回归方程得知，其相关性较高，拟合效果较好，为了进一步验证藏柏人工林的生长模型的可靠性，将林龄代入生长模型进行各测树因子的预测，结果见表4。

据表4，各林龄阶段的预测值与实际值比较接近，树高、胸径、材积各林龄阶段的残差值均较小，预测值能够较好的反应林分的生长情况，拟合方程比较科学，可在实际生产中推广应用。

表4　生长方程模型检验

3　结论与讨论

通过分析结果表明，27 a生的藏柏人工林林木平均单株的树高、胸径和材积分别达到了18.13 m、25.80 cm、0.407 55 m3。且总生长量随树木的年龄的增长而增大，均未达到最大值，尚具备一定的生长空间。树高在第21年之前呈增加趋势，在第21年后呈下降趋势，此时的年平均生长量和连年生长量分别为0.73 m·a-1、0.93 m·a-1。年平均生长量与连年生长量曲线在24 a左右相交。胸径在3 a～6 a为缓慢生长期，并在第6年处于最缓慢阶段，此时年平均生长量和连年生长量分别为0.57 cm· a-1、0.52 cm·a-1。7 a～24 a为速生期，并在第24年处于最快速时期，此时年平均生长量和连年生长量分别为0.99 cm·a-1、1.21 cm·a-1，之后增速呈下降趋势，年平均生长量和连年生长量曲线在第26年左右相交。材积在3 a～6 a生长速度呈下降趋势，并在第6年处于最缓慢时间，此时的年平均生长量和连年生长量分别为0.000 43 m3·a-1、0.000 61 m3·a-1，在7 a～21 a为材积生长盛期，年平均生长量在第21年取得最大值，为0.008 9 m3·a-1，连年生长量在第24年取得最大值，为0.039 31m3·a-1。综上得出，在第24年之前为树高的生长旺期，还没达到数量上的成熟龄，应及时抚育、加强水肥管理和科学间伐等措施对藏柏人工林的集约经营，以达到最大的经济效益。在第24年之后，藏柏因生物学因素，生长速度慢慢缓慢下来了，因此可根据年平均生长量和连年生长量降低的速度，根据培育的目的适时间伐。

运用SPSS软件对藏柏生长过程中的树高、胸径、材积进行拟合，结果表明：采用逻辑斯蒂（logistic）模型对藏柏树高、胸径、材积生长过程效果较好，得到生长过程中拟合精度较高分别为0.997、0.992 43、0.999 03。生长过程的模型可以对藏柏的树高、胸径和材积进行预测，在实际生产实践中起到重要的指导作用。

［1］ 袁恩贤.镇宁县石漠化地区藏柏引种造林生长调查初报［J］.贵州林业科技，2014（2）.

［2］ 张承芬，汪萍珍.藏柏、墨西哥柏引种造林试验［J］.贵州林业科技，2001（5）：14.

［3］ 牛焕琼，袁赶年，李学新.西藏柏木半同胞家系子代测定及优良家系选择［J］.林业调查规划，2014（3）.

［4］ 袁恩贤.石漠化地区藏柏引种造林生长调查初报［J］.河北林业科技，2014（1）.

［5］ 李运兴.藏柏引种试验研究初报［J］.广西林业科学，2005（9）：137.

［6］ 宋亚新.藏柏引种造林研究［J］.毕节学院学报，2011（4）.

［7］ 黄颜梅，张健，罗承德.西藏柏木抗旱性研究［J］.四川林业科学，1998，19（4）：31～35.

［8］ 方明忠.浅析提高造林困难地段藏柏造林成活率的措施［J］.农家科技（下旬刊），2014（6）.

［9］ 宋亚新.藏柏引种造林研究［J］.毕节学院学报，2011，29（4）：116～119.

［10］ 范林元.孙微.赵航文.等.藏柏36个家系自由授粉子代测定与优选［J］.西南林学院学报，2010（4）.

［11］ 王中兵，陈光海，张犀，等.藏柏林营造试验初报［J］.中国园艺文摘，2013（11）.

A Study of Grow th Characteristics of Cupressus torulosa Plantations in Jiange County

JIA Chen1LAN Fa-zheng2XIONG Da-guo3LUO Jian-xun1*

（1.Sichuan Academy of Forestry，Chengdu 610081，Sichuan，China；2.China West Normal University，Nanchong 637009，Sichuan，China；3.Zhao Hua Forestry and Park Bureau of Guangyuan，Guangyuan 628021，Sichuan，China）

The research was conducted on the growth characteristics of Cupressus torulosa plantations in Jiange County in Sichuan province by using the stem analysismethod.The results showed that the height，DBH and volume of 27-year-old Cupressus torulosa were trees 18.13 m，25.8 cm，0.407 55 m3，respectively.Theirmean annual incrementswere 0.67m，0.96 cm and 0.015 09m3.The fastgrowing period of tree heightwas in 12 years old to21 years old and the currentannual incrementwas0.73m·a-1～0.93 m·a-1.While the DBH had two fast growth periods，which were from 9 years old to 15 years old and from 21 years old to the 24 years old，respectively.The current annual increment was 1.17 cm·a-1～1.22 cm·a-1and 1.09 cm·a-1～1.21 cm·a-1.Average increment curve and current annual increment curve of volume increased with the age.After 27 years，average increment and currentannual increment of volume reached 0.015 09 m3·a-1and 0.034 28 m3·a-1，and that didn't intersect.So Cupressus torulosa trees had not reached the quantitativematurity of volume.The logistic equation was good to fit the growth regularity of height、DBH、volume of Cupressus torulosa plantations，getting the relative values were 0.997，0.992 and 0.999.So it could be used to guide the production practice of Cupressus torulosa plantations.

Cupressus torulosa D.Don，Plantation，Growth characteristic，Growth process

S726.1

A

1003-5508（2016）03-0015-05

10.16779/j.cnki.1003-5508.2016.03.003

2016-02-01

四川省植物资源平台建设项目。

贾 晨（1989-），硕士，工程师，主要从事森林培育与经营研究；

罗建勋（1964-），博士，研究员，主要从事森林遗传与树木改良研究。