光皮树人工林生长规律研究

陈家法， 李志辉， 李昌珠， 李培旺，张良波

(1.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004; 2．湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004；3．湖南省生物柴油工程技术研究中心，湖南 长沙 410004)

光皮树人工林生长规律研究

陈家法1，2， 李志辉1， 李昌珠2，3， 李培旺2，3，张良波2，3

(1.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004; 2．湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004；3．湖南省生物柴油工程技术研究中心，湖南 长沙 410004)

于湖南省洞口县大湾国有林场的光皮树生产基地设置临时标准样地，并选取优势木进行解析和测定，对光皮树的生长规律进行了研究。结果表明：光皮树的胸径、树高生长快速期都出现在早期，均在12年生前达到最快生长；胸径的连年生长量与平均生长量曲线在第12～15年生时相交，树高的连年生长量与平均生长量曲线在12～13年生时相交；12年生以后胸径、树高生长均逐渐减弱。光皮树材积的连年生长量在3～12年生一直呈现较快的增长趋势，12年生以后增长很慢，在15年生时达到最大值；而材积的平均生长量一直表现为平稳的增长趋势。树高曲线拟合以二次方程效果最好，其复决定系数为0.819。

光皮树；生长规律；解析木

光皮树(CornuswilsonianaWanaer)是一种良好的生物质能源木本油料树种，分布于石灰岩山区。该树种耐贫瘠、抗干旱，适宜石灰岩山地生长。其木材坚硬致密，纹理美观，可作家具、农具等用；果实(干果)含油率28%～36%，果肉及种仁出油率达30%～40%，盛果期50年以上，寿命可达200年以上，大树平均每一年产干果50kg，最多每一年可达150kg，全果精炼油含不饱和脂肪酸77.68%，其中油酸38.3%、亚油酸38.85%，油可食用及作工业原料；叶作饲料及绿肥，树形美观，可作观赏树种。因此，光皮树也是重要的、有发展前途的油料、用材及绿化树种。国家林业局与中石油已经把光皮树作为林油一体化生物柴油原料林示范基地造林树种之一，以湖南省林业科学院为科技支撑单位，首期在湖南省建立光皮树示范基地6666.7hm2，为实现光皮树造林良种化和可持续发展打下基础。目前对光皮树的研究较多，曾意纯等[1]认为光皮树是石灰岩山地造林的良好树种；成训妍[2]、梁仰贞[3]认为光皮树是珍贵的木本食用油料资源；李昌珠等[4-5]提出光皮树油将是一种理想的生物质液体燃料；吴创之等[6]介绍了光皮树的栽培技术；曾红燕等[7]对光皮树籽油进行了GC-MS分析，但对光皮树生长规律的研究报导较少见。我们在湖南省洞口县大湾国有林场的光皮树生产基地设置临时标准样地，对光皮树的生产规律进行了研究。

1 调查地自然地理概况

临时标准样地设置在湖南省洞口县大湾国有林场，该地位于雪峰山东麓，地貌以中低山为主，境内最高海拔为1251m，最低海拔330m，坡度25～45°;主要成土母岩为板页岩，土壤以山地黄壤、红壤为主。属中亚热带季风湿润气候区，年平均气温16℃，年均降雨量为1482mm，无霜期290d左右。

2 材料与方法

2008年9—11月，在湖南省洞口县大湾国有林场的光皮树生产基地设置面积20m×20m临时标准地30块，于每块标准样地中选取1株优势木，进行解析和测定。采用标准木解析法，解析木按照2m区分段截取圆盘，用常规方法对圆盘进行年轮和直径的判别和测定[8-9]，并计算树干材积、形数等。

材积生长率计算公式：

(普雷斯勒式，Pressler.1987)

形数计算式：

利用SPSS统计分析软件对树高与胸径的数据进行拟合，得出树高曲线。

3 结果与分析

3.1生长规律分析

经对光皮树优势木进行解析和测定，其胸径、树高、材积生长过程平均数据详见表1。

表1 树干生长过程总表年龄胸径(cm)树高(m)材积(m3)形数总生长量连年生长量平均生长量总生长量连年生长量平均生长量总生长量连年生长量平均生长量生长率(%)12345678910111210000000001301301300000300003000003020000—210010005025012012500006000030000032612033283220120073360110120000100000370000344520074143801600954601001150003200021900008010370061455001201005601001120005700025400011556800522657007009566010011000074000164000123250004387660090094760100109001100003620001573940042388001401008300701040017200061700021543800412992012010289006009900259000870000287404004371010201001029600700960031200053400031218700398111140120104106010009600392000803000357228003631212200801021160100097004780008590003981970035313130008010011900300920054100062400041612300342141360060097123004008800612000711000437123003431514601000971260030084007210010940004811640034216150004009412700100790077800057000048676003471715600600921280010075008500007230005008900348带皮1580128000880

3.1.1 胸径生长规律 从解析木的树干生长过程总表(表1)以及胸径连年生长量与平均生长量曲线图(图1)可看出：光皮树的胸径连年生长量最大值出现在4年生，为1.60cm；平均生长量最大值在11年生，为1.04cm；从3年生起胸径开始快速生长，3～15年生时是胸径生长的旺盛期，连年生长量为0.60～1.40cm；15年生后胸径生长逐渐减弱，连年生长量下降，平均生长量也呈下降趋势，胸径的生长过程见图1、图2。

图1 胸径连年生长量与平均生长量曲线图

图2 胸径总生长量曲线图

3.1.2 树高生长规律 从解析木的树干生长过程总表(表1)以及树高连年生长量与平均生长量曲线图(图4)可看出：光皮树的树高生长快速期同样出现在早期，12年生前树高的生长较快，连年生长量与平均生长量均比较大，在幼年时连年生长量达到最大，每一年以1.30m的速度增长；连年生长量与平均生长量曲线在11～12年生时相交，从12年生以后树高生长变慢，平均生长量比较平缓减少，而连年生长量却从1.00m以上急剧下降到0.40m以下。树高的生长过程见图3、图4。

图3 树高总生长量曲线图

图4 树高连年生长量与平均生长量曲线图

3.1.3 材积生长规律 从树干生长过程总表(表1)以及材积连年生长量与平均生长量曲线图(图5)可以看出：光皮树材积的连年生长量在3～12年生时一直呈现较快的增长趋势，12年生以后增长很慢，在15年生时达到最大值，为0.01094m3；而平均生长量一直表现为平稳的增长趋势。材积的生长过程见图5、图6。

图5 材积连年生长量与平均生长量曲线图

图6 材积总生长量曲线图

3.1.4 形数变化规律 光皮树的胸高形数在2年生为3.328，2年生后其胸高形数均小于1.000。从光皮树各龄阶形数情况来看，光皮树的形数比较小，说明光皮树树干尖削度较大。形数增减的总体趋势是形数随树龄的增加而降低，符合林木生长的正常规律。光皮树形数的变化趋势见形数变化曲线图(图7)。

图7 形数变化曲线图

3.2树高曲线

以纵坐标表示树高、横坐标表示胸径，将各胸径对应的树高依直径点绘在坐标图上，并依据散点的分布趋势绘一条匀滑的曲线，它能清楚地反映出树高随直径的变化规律，这条曲线称为树高曲线[10]。反映树高随直径而变化的数学方程叫树高曲线方程，常用的表达树高依直径变化的方程有对数方程(Logarithmic)、二次方程(Quadratic)、生长方程(Growth)、指数方程(Exponential)等，见表2。

表2 树高曲线方程方程表达式对数方程H=b0+b11nD二次方程H=b0+b1D+b2D2生长方程H=exp(b0+b1D)指数方程H=b0exp(b1D) 注：H为树高，D为直径，e为自然对数的底，b0为常数，b1、b2为方程参数。

利用SPSS统计分析软件以及表2中的方程对树高与胸径的数据进行拟合，得出参数估计值与评价指标，见表3。评价指标中的复决定系数(R-Square)越大、剩余误差平方和(SSE)越小、剩余标准差(RMSE)越小，则表明拟合效果越好。从表3可以看到，在所选用的4个方程中，二次方程拟合效果最佳，故选其为树高曲线模型。其拟合的树高曲线见图8，模型表达式如下：

H=12.591-1.081×D+0.060×D2。

表3 方程参数估计与评价指标方程参数估计评价指标Constantb1b2R⁃SquareSSERMSELogarithmic-998474340729184280759Quadratic12591-108100600819122640629Growth141000600770141050664Exponential409600600770141050664

4 结论

光皮树的胸径、树高生长快速期都出现在早期，均在12年生前达到最快生长；胸径的连年生长量与平均生长量曲线在12～15年生时相交，树高的连年生长量与平均生长量曲线在12～13年生时相交；12年生以后胸径、树高生长均逐渐减弱。光皮树材积的连年生长量在3～12年生时一直呈现较快的增长趋势，13年生以后增长很慢，在15年生时达到最大值；而材积平

图8 树高曲线图

均生长量一直表现为平稳的增长趋势。光皮树的树高曲线拟合以二次方程效果最好，其复决定系数为0.819。

[1] 曾意纯,潘锦祥.石灰岩山地造林树种——光皮树[J].湖南环境生物职业技术学院学报,2001(4):123-128.

[2] 成训妍.光皮树是珍贵的木本食用油料资源[J].生物与特产,1990(6):28.

[3] 梁仰贞.值得发展的油料植物——光皮树[J].植物杂志,1996(2):12.

[4] 李昌珠,蒋丽娟,程树棋.生物柴油——绿色能源[M].北京:化学工业出版社,2004.

[5] 李昌珠,蒋丽娟,程树棋,等.四种木本植物油制取生物柴油[G]//2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集.郑州,2004:156-161.

[6] 吴创之,马隆龙.生物质能现代化利用技术[M].北京:化学工业出版社,2003:222-226.

[7] 曾红燕,李昌珠,蒋丽娟,等.不同方法提取光皮树籽油的GC-MS分析[J].中国生物工程杂志,2004,24(11):83-86.

[8] 姜德鸿,苏杰,王华江，等.湿地松生长规律研究[J].湖北林业科技,2007(3):10-12.

[9] 孟宪宇.测树学(第3版)[M].北京:中国林业出版社,2006:197-201.

[10] 陈建珍,李任波,潘涌智,等.基于Matlab的树高曲线拟合试验及评价[J].林业调查规划,2007,32 (3):1-3.

(责任编辑：唐效蓉)

ThegrowthlawofCornuswilsonianaplantation

CHEN Jiafa1,2, LI Zhihui1, LI Changzhu2,3, LI Peiwang2,3, ZHANG Liangbo2,3

(1.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China2.Hunan Forestry Academy, Changsha 410004, China;3.Hunan Engineering Research Center of Biodiesel, Changsha 410004, China)

Through the stem analysis of dominance tree in the standard plots set up inCornuswilsonianaproduction base of Dawan State-owned Forest Farm of Dongkou County, Hunan Province, the growth and development law ofCornuswilsonianaplantation was researched. The results showed that, the fast growing phase of DBH and tree height appeared at the early stage, reached the fastest growth before the age of 12 years. The annual increment curve of DBH intersected with the average increment curve of that at the age of 12～15 years. And the annual increment curve of tree height intersected with the average increment curve of that at the age of 12～13 years. The growth of DBH and height represented declining trend after the age of 12 years. The annual increment in timber volume showed the fast increasing tendency during 3 to 12 years old, while it increased slowly after the age of 12 years and reached the maximum at the age of 15 years. But the average increment of timber volume always showed the steady increasing tendency. The results of height curve fitting indicated that quadratic equation gave the best result, of which the multiple determination coefficient was 0.819.

Cornuswilsoniana; growth law; stem analysis

2010-04-20

2010-05-07

S 727.4

A

1003-5710(2010)02-0016-04