简阳“蜀台红香椿”人工林生长特性

王晓丽，辜云杰，贾 晨，高 洁，张时林，罗建勋*

(1.简阳市林业局，四川简阳 641400;2.四川省林业科学研究院，四川成都 610081;3.资阳市林业局，四川 资阳 641300)

香椿(Toona sinensis Roem.)是楝科香椿属乔木，树干通直，生长迅速，特别在前期生长较快，一般10 a～15 a可成材，木材具有美丽花纹和广泛用途，在国际市场上享有“中国桃花心木”之美称［1］。具有较高的食用价值、营养价值与材用价值，主要分布在黄河流域和长江流域之间［2～3］。不同种源香椿的地理变异是与纬度相平行的南北倾斜的连续变异模式［4］。香椿遭受干旱胁迫时，随着胁迫的增强，其水分饱和强度增大，水势降低，质膜相对透性增大。但是在复水后，各指标均能恢复至对照水平［5］。林窗面积对香椿的树高、地径和树冠面积影响显著;随着林窗面积增大，香椿的日均净光合速率增加，但光合能力下降［6］。香椿的光合速率日变化和季节性变化均呈双峰曲线，其日变化中有明显的“午休”现象，该现象是非气孔因素导致的［7］。香椿林对土壤有改良作用，林龄越大，土壤肥力越高［8］。在肥沃冲积土上，3a生香椿树高达4.5 m，胸径达4 cm;14 a生的树高为13 m，胸径达21 cm［9］。香椿接收蓝光或者红光的照射，可促进幼苗的生长［10］。目前学者对香椿的研究方向很多，但是对香椿生长特性的研究尚未见报道，本文对简阳引进树种“蜀台红香椿”进行树干解析，研究其生长特性，以期为该树种在本地栽培推广提供理论基础和依据。

1 研究材料与研究方法

1.1 研究地概况

简阳位于四川盆地中部偏西边缘，东经104°11′34″至 104°53′36″，北纬 30°04′28″至 30°39′0″;属于亚热带季风气候，气候温和，雨量充沛;冬季几乎无降雪，夏季高温多雨;年平均气温17℃，年平均降水量874 mm，年无霜期约311 d;平均海拔400 m～580 m，地势西北高、东南低，地貌以丘陵地形为主;土壤以紫色土和冲积土为主。

1.2 材料

2014年12月在简阳市新星乡平江村、青龙镇石桅村和简城镇顺河村的香椿人工林中分别设置3个标准地，对标准地内的香椿调查并各选择1株平均木作为解析木，共选择3株解析木。

1.3 方法

对采集的3株平均木，按2 m区分段进行树干解析(即在基径、胸径、以后每隔2 m锯取树干解析圆盘，梢头不足1 m时弃取，梢头大于1 m时在1 m处取样)。用直尺按南一北、东一西方向量取树干解析圆盘的带皮直径、去皮直径、各年轮直径等指标。3株解析木(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的生长环境基本情况见表2。根据获得的解析木的树高(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 gi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′为梢头断面积，l′为梢头长度。

材积生长率计算采用普雷斯勒生长率公式求算，公式如下:

Pv=(Va-Va-n)/(Va+Va-n)×200/n

式中:Pv为材积生长率;Va为调查末期材积量;Va-n为调查初期材积量;n为龄级数。

2 结果与分析

通过对标准地中的3株蜀台红香椿解析木的胸径、树高、材积生长量进行分析研究，测定3株解析木树龄分别为27 a、27 a、30 a。香椿生长速度快，以3 a为1个龄级进行统计分析，取3株树的胸径、树高、材积的总生长量、平均生长量、连年生长量，最后取其平均值(见表1)。

表1 香椿树干生长过程

2.1 香椿树高生长过程

对27 a生香椿树高生长过程进行分析(表1与图1)，结果表明，27 a生的香椿树高可达17.90 m，香椿树高生长具有明显的前期速生的特点，随着年龄的增加树高也增大，总生长量在前12 a生长迅速，第12年时树高即达13.24 m。树高的连年生长量与年平均生长量曲线在生长期间表现出先上升再下降的趋势，两者相交之前，连年生长量的值大于平均生长量的值，相交之后则相反。树高的连年生长量的变异范围为0.26 m～1.78 m，在第6年达到最大值为1.78 m，此后在第9年时迅速下降到0.86 m，在第18年达到最小值为0.26 m，然后又出现小幅上升再下降的趋势;树高的平均生长量的变异范围为0.66 m～1.56 m，同样也是在第6a达到最大值为1.56 m，此后平均生长量逐渐下降。树高的连年生长量与平均生长量曲线在第7年左右相交，表明树高生长的数量成熟龄约在7 a生时，在此时对林分进行适当的间伐、疏伐等经营手段能够维持林木的继续快速生长。

图1 香椿树高生长规律

2.2 香椿胸径生长过程

对27 a生香椿的胸径生长过程进行分析(见表1与图2)，结果表明:27 a生香椿的胸径为26.03 cm，胸径在前期(1 a～9 a)具有生长速度快的特点。胸径连年生长量与平均生长量同时在第6年时达到最大值分别为1.53 cm与1.47 cm，此后平均生长量随着年龄的生长而逐渐平缓的下降，而连年生长量在下降过程中出现较明显的上下浮动的现象，这与其生长的环境以及气候有一定的关系。胸径的连年生长量曲线与平均生长量曲线约在第7年相交，此时对林分进行一次抚育间伐，可保证林木充足的营养空间，促进林木在后期的更好的生长。胸径的平均生长量达到峰值后开始减小，但其降低的量很小，结合表1和图2可知，年平均生长量最小时也有0.96 cm，说明香椿在生长过程中胸径具有持久快速生长的特性。

2.3 香椿材积生长过程

图2 香椿胸径生长规律

对27 a生香椿的材积生长过程进行分析(见表1与图3)，结果表明:香椿的材积总生长量随着年龄的生长而增加，27 a时材积累计生长量到0.45300 m3;材积的连年生长量出现先上升后下降的变化特点，在第24年时达到最大值为0.03158 m3;而平均生长量一直处于上升趋势，在第27年时其值为0.01678 m3，也许尚未达到最大值。材积的连年生长量曲线与平均生长量曲线在第27年生时尚未相交，表明香椿的材积数量成熟年龄要晚于27 a，根据曲线的趋势预计两者应在第28年左右相交。数量成熟是确定林分进行采伐或主伐的重要依据之一。因此香椿的采伐时间应在27 a后。

图3 香椿材积生长规律

2.4 香椿材积生长率与胸高形数

材积生长率是反映植株材积生长速度的一个指标;胸高形数是反映树干饱满程度的指标，其值越大树干的饱满度越好。对27 a生香椿的材积生长率与胸高形数进行分析(见表1与图4)，结果表明:香椿的材积生长率与胸高形数均随着年龄的生长而逐渐降低，材积生长率在前9 a的下降速度很快，之后下降速度开始减缓;而胸高形数在前6a的下降快，后期的下降速度减缓并最终稳定在0.48左右，香椿树干的饱满度较好。

图4 香椿的材积生长率与胸高形数

2.5 香椿生长模型拟合

分别将解析木的胸径、树高与材积同林分年龄建立回归方程，采用具有典型代表的逻辑斯蒂(logistic)模型进行拟合，其表达式如下:

y=k/(1+a*e-bx)

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。

2.5.1 胸高、树高、材积生长模型拟合

根据香椿的生长过程求出树高、胸径与材积的待定参数a、b、k的值，并对参数进行显著性方差分析，结果见表2。由表2可知，香椿的树高、胸径和材积的待定参数的P值均小于0.0001，说明所求参数代入生长方程中，y与x的回归关系极显著。

表2 树高、胸径与材积待定参数的方差分析

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3)。胸径、树高、材积的生长曲线方程拟合的精度分别为0.9978、0.9993、0.9994，说明香椿人工林的胸径、树高、材积与林龄存在密切的相关性，拟合的模型能够很好地反映林木生长情况。

表3 树高、胸径与材积的回归方程

2.5.2 生长模型的验证

通过对香椿树高、胸径和材积与林龄的回归方程可知，其相关性较高，拟合效果较好，为了进一步验证香椿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。

表4 树高、胸径与材积拟合方程的检验

由表4知，实际值与预测值比较接近，各测树因子不同林龄的残差值均较小，预测值能够较好的反应林分生长情况，拟合的生长预估模型较科学，可应用在实际生产中。

3 结论与讨论

香椿树高生长具有前期速生性，连年生长量和平均生长量在第6年达到高峰，分别为1.78 m与1.56 m，并在第7年左右相交。香椿胸径生长同样具有前期速生性，连年生长量和年平均生长量在第6年达到最大值，其连年生长量在下降过程出现明显的上下浮动现象，这与其生长环境和气候有一定关系。香椿的材积连年生长量在第24年达到最大值为0.03158 m3，27年生香椿人工林尚未达到数量成熟，可适当对林分进行间伐，淘汰劣质木促进优质木生长，提升材积的产量。

运用SPSS软件得到的香椿胸径、树高、材积生长量与树龄间的回归方程，能较好反映胸径、树高、材积生长量与树龄之间的关系，可用于香椿生长的预测预报。胸径生长模型:y=27.7189/(1+6.4415*e-0.1635x)，树高生长模型:y=16.7421/(1+4.2965*e-0.2387x)，材积生长模型:y=0.5797/(1+42.9833*e-0.1866x)。

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