日本花柏人工林生长过程及其模型研究

叶李波 江丽伟 江春华 钟丽伟 季志利 杜有新

摘要：采用树干解析法试验研究了日本花柏人工林生长过程及其模拟模型。结果表明：日本花柏33年生平均木树高为12.57m，胸径为13.26cm，材积达0.1029m³;此时材积连年生长量仍然大于年平均生长量，树木生长尚没有到数量成熟阶段。日本花柏生长过程中的树高、胸径、材积与树龄之间的拟合方程分别为H=12.8278/（1+e^{2.893-0.1801x}）、Dbh=12.4696/（1+e^{3.8388-0.268x}）、V=0.126/（1+e^{5.1711-0.1998x}）。

關键词：日本花柏;人工林;生长过程;模型

中图分类号：$791文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）17-0092-03

1引言

日本花柏（Chamaecyparis pisifra（Sieb.etZucc.）Endl.）原产日本，是当地山地主要的用材树种，具有速生、耐寒、抗风、抗病虫害等特点。从20世纪初开始，最初作为山地造林树种，在江西庐山引种栽培成功，之后在20世纪70年代开始大面积推广到我国辽宁、湖北、浙江、福建等地，作为中低海拔山地造林的优良速生树种。之前关于日本花柏的栽培技术、生长发育、生态防护、木材材性、优良家系选育及其化学成分等方面的研究较多，但关于引种本地区后的生长表现报道鲜见。本研究通过对丽水市莲都林场峰源林区20世纪70年代引进的日本花柏进行树干解析，剖析其生长发育过程，以期为本地区日本花柏人工林的栽培推广及科学营林提供参考。

2试验材料与方法

2.1试验地概况

试验地位于莲都林场大山峰林区（119°4522"E，28°1348"N），海拔1150m，坡向西南，土壤为黄棕壤。年平均气温12℃，极端最高气温30℃，极端低温-12℃，日平均气温≥10℃的天数为227d，日平均气温≤O℃的天数为41d，年均降水量2069.5mm，年均相对湿度87%，有雾日280d，日平均日照时数1098h。

2.2试验方法

试验林为1984年2年生扦插苗营造的人工林，造林密度3000～3300株/hm°。造林后连续松土抚育4年，1995年间伐抚育1次，最后保留密度2220株/hm°。2016年8月，在林内设置20m×30m样地进行每木检尺，选取2株平均木进行树干解析。伐倒前在树干上标记南北方向，伐倒后测量树高，沿离树干基部O m、1.3m及1.3m以上按每间隔2m，分段截取3～5cm厚的圆盘，圆盘上一面标记解析木编号、南北方向以及圆盘编号。圆盘带回实验室后，对圆盘的下一面抛光并标记南北方向，然后采用万深la-s年轮分析系统测定了每一个圆盘的去皮和带皮的南北和东西两个方向的直径，O号圆盘从内往外标记年轮，以3年为一个龄阶，每隔3轮测定直径;O号以上的圆盘从外往内编辑年轮，每隔3轮测定其直径。

2.3数据处理

采用函数及图表工具的树干解析法，分别计算了各解析木各年龄段的树高、胸径及材积的总生长量、年平均生长量和连年生长量。各龄阶树高、梢底直径均采用内插法计算，材积生长率采用普雷斯勒生长率公式，各龄阶梢头长度、材积及各因子生长过程值计算均采用常规方法。

根据解析木数据，分年龄段建立胸径、树高与材积回归方程，采用逻辑斯蒂（logistic）模型进行拟合。其拟合模型为y=k/（1+e^a-bx），式中x为年龄，y为生长量，a、b和k为待定参数，运用DPS数据处理系统麦考特法进行拟合计算。

3结果与分析

3.1树高生长过程

通过以3年为龄级的数据统计，获得33年生日本花柏平均木的树高、胸径和材积的生长情况（表1）。33年生日本花柏树高达到12.57m，年平均生长量和连年生长量分别是0.38m和0.21m（表1和图1）。树高年均生长量介于0.22～0.43m，早期生长较快，后期有所放缓，18年生时达到最大值<0.43m）。日本花柏连年生长量处于0.22～0.61m范围，生长轨迹呈双峰型，峰值分别出现在第9年生（0.57m）和18年生（0.58m）。树高连年生长量在12～15年生时出现一个低谷，也许与1995年即11年生时的间伐抚育有一定的关系。

3.2胸径生长过程

根据表1和图1可见，33年生日本花柏胸径年平均生长量和连年生长量分别为0.40cm和0.24cm。胸径年平均生长量介于0.24～0.49cm之间，15～18年生达最大值。胸径连年生长量处于0.24～1.00cm范围，峰值出现在12年生时，之后后较快下降，24年生后趋于平缓（图2）。

3.3材积生长及胸高形数

3.3.1材积生长规律

根据日本花柏材积生长规律（表1和图3），材积连年生长量在30年生时达到最大值（0.006m。），而后呈现逐渐下降的趋势。材积年平均生长量和连年生长量分别是0.0031m³和0.0057m³，33年生时的材积连年生长量大于年平均生长量，说明此时日本花柏林尚没有到数量成熟龄阶段。

3.3.2材积生长率与胸高形数

33年生日本花柏材积生长率随树龄增长逐渐变小，从6年生至18年生时的材积生长率从57.16%迅速下降至17.87%，之后缓慢下降，33年生时最低为5.99%。胸高形数随着树龄增长不断变小直至趋于稳定，9～12年生时胸高形数从1.66下降到0.61，之后维持在0.47～0.61之间，说明日本花柏干形在12年生后基本趋于稳定（图4）。

4结论

（1）通过对33年生日本花柏林平均木的解析，发现日本花柏树高连年生长量介于0.22～0.61m之间，2个峰值分别出现在第9年生和18年生时。胸径连年生长量处于0.24～1.00cm之间，呈单峰型，第12年生时生长量最大。

（2）第33年生时的日本花柏材积连年生长量0.0057rn3大于年平均生长量0.0031m³/a，说明此时日本花柏人工林仍然没有达到数量上的成熟阶段。根据胸高形数随树龄的变化情况，12年生后的树干形态趋于稳定。

（3）日本花柏的树高、胸径、材积与树龄的拟合方程分别为H=12.8278/（1+e^{2.893-0.1801x}）、Dbh=12.4696/（1+e^{3.8388-0.268x}）和V=0.126/（1+e^{5.1711-0.1998x}），对日本花柏的树高、胸径和材积的生长状况拟合效果较好，尚需进一步完善修正。