高淳丘陵地区檫木生长过程分析

孙秀春,梁玉全

(1. 高淳区大荆山林场，江苏 南京 211317； 2. 高淳区林业站，江苏 南京 211300)

檫木[Sassafrastzumu(Hemsl.) Hemsl]，樟科檫木属落叶乔木，适应于长江以南地区生长，高淳区1979年引种栽培，已成为该地丘陵山区主要造林树种之一。为研究檫木的生长规律，笔者对高淳丘陵地区檫木林分进行了调查，并通过树干解析，应用Logistic方程对檫木生长过程进行了分析，以期为对檫木生长发育规律的进一步认识及利用提供理论依据。

1 试验地概况

1.1 立地条件

檫木林试验地位于高淳丘陵地区，桠溪镇荆山村状元山，黄棕壤，土壤层深厚、肥沃，有机质含量20 g/kg，含全氮0.09%、全磷0.08%、全钾0.21%，其中含有效磷10×10-6、有效钾10×10-6,土壤微酸性。

1.2 气候条件

高淳区属于北亚热带和中亚热带过渡季风气候区，根据高淳区气象资料显示，高淳区年平均降雨量1 157 mm，年日照2 090.3 h，无霜期241.1 d，年平均气温15.9 ℃，平均相对湿度79%。

1.3 林分概况

林分树种组成7檫木∶3杉木，1979年造林，初始造林密度1 665 株/hm2(株行距2 m×3 m)，造林后第10年和第20年对杉木进行抚育采伐，2014年每公顷保留檫木900株(杉木全部间伐)。

2 调查和计算方法

2.1 样木测定

选取檫木林标准地666.7 m2，对每木检尺其树高、胸径，样地内样木60株，平均胸径29.9 cm，平均树高16.6 m,郁闭度0.6。选取3株平均木进行树干解析，根茎处为零号圆周盘，胸径处为1号圆周盘，第1段为2.6 m，其他各段为2 m。查定圆周盘年龄，测定各龄级树高和直径，按伐倒木区分求积法计算各龄级材积(各区分段材积与梢头材积之和)[1]，绘制檫木树高、胸径及材积生长过程总表(见表1)。

2.2 生长曲线拟合和速生期求算

檫木的生长量(Y)随时间(x)变化的规律用Logistic方程

Y=k(1+ea+bx)-1

(1)

描述，式中k为理论极限值(利用等差三点法求得)；a为树木起始生长的大小参数，b为树木生长量随年龄序列变化分布特征值，a，b用最小二乘法求得。

通过对方程(1)式一级求导，得连年生长量的变化速度方程为

(2)

表1 檫木树高、胸径及材积生长量

对方程(2)式一级求导，得连年生长量的变化速度方程为

(3)

(4)

(5)

x′即为速生点

(6)

它是连年生长量变化速率最快的2个点，故x2-x1为檫木的速生期[2-3]。

3 结果与分析

3.1 生长过程

3.1.1 树高生长过程 根据表1绘制树高平均生长量和连年生量图(见图1)。

图1 檫木树高平均生长和连年生长

树高平均生长量和连年生长量前5 a为0.74 m；第10年分别为0.92，1.06 cm；第15年分别为1.09，1.44 cm；第20年分别为0.64,0.48 m；第25年分别为0.58，0.36 m；第30年分别为0.53,0.28 m；第35年分别为0.47，0.12 cm。第13年平均生长量和连年生长量曲线相交，生长量为0.77 m，此时为树高数量成熟期。

3.1.2胸径生长过程 根据表1绘制胸径平均生长量和连年生量图(见图2)。

图2 檫木胸径平均生长和连年生长

胸径平均生长量和连年生长量前5 a为0.78 cm；第10年分别为0.75，0.76 cm；第15年分别为0.69，0.58 cm；第20年分别为1.04，0.86 cm；第25年分别为0.99，0.82 cm；第30年分别为0.93，0.6 cm；第35年分别为0.85，0.42 cm。第18年平均生长量和连年生长量曲线相交，生长量为1.093 cm，此时为胸径数量成熟期。

3.1.3 材积生长过程 根据表1绘制材积平均生长量和连年生量图(见图3)。

图3 檫木材积平均生长和连年生长

材积前5 a平均生长量和连年生长量为0.000 89 m3；第10年分别为0.002 44，0.003 98 m3；第15年分别0.006 83，0.015 62 m3；第20年分别为0.009 23，0.016 42 m3；第25年分别为0.011 65，0.021 33 m3；第30年分别为0.012 93，0.019 36 m3；第35年分别为0.012 93，0.012 93 m3。第35年平均生长量和连年生长量曲线相交，生长量为0.012 93 m3，此时为材积数量成熟期。

3.2 生长曲线拟合

(7)

得回归方程Y′=a+bx

(8)

根据表1数据求得檫木树高、胸径和材积各年龄对应观测值，利用等差三点法求得树高、胸径和材积的k值分别为

kH=16.73kD=30.2kV=0.456 3

根据(7)式，将树高、胸径和材积各年龄对应观测值Y转换成Y′，用最小二乘法求得树高、胸径和材积回归方程中的a，b值分别为

aH=2.385 006aD=2.924 61aV=5.591 383

bH=-0.184 496bD=-0.187 107

bV=-0.257 694

利用各年龄对应观测值Y′对(8)式回归分析，得檫木树高、胸径、材积相关系数r和线性假设的显著性检验t值[4](见表2)。

表2 回归效果显著性检验

**表示差异极显著(P<0.01)

从以上分析结果可以看出，r值均>α0.01=0.546，说明檫木生长与年龄的相关关系极显著；t值均>t0.005(33)=2.733 3,认为回归效果极显著，檫木胸径、树高、材积生长规律利用Logistic方程拟合。

3.3 生长期划分

根据上述计算所得k，a，b值，利用(4)(5)(6)式求得檫木树高、胸径、材积的生长速生点、速生期和连年最大生长量(见表3)。

表3 檫木树高、胸径、材积速生期和速生点

从以上分析结果可以看出，树高速生期是第6年至第20年，速生点是第13年，速生期最大生长量是0.77 m；胸径速生期是第9年至第23年，速生点是第16年，速生期最大生长量是1.41 cm；材积速生期是第17年至第27年，速生点是第22年，速生期最大生长量是0.029 4 m3，与树干解析分析数据基本相吻合。

4 结论

(1)檫木生长过程分为生长初期、速生期、生长后期。生长初期连年生长量与平均生长量随年龄的增加呈上升趋势，连年生长量达到最大时间比平均生长量早；在数量成熟期前，连年生长量值大于平均生长量，达到数量成熟期后，平均生长量值大于连年生长量。

(2)高淳丘陵地区檫木连年生长量速生点出现先后基本是树高、胸径、材积；树高生长速生期开始年是第6年，终止期是第20 年，速生点是在第13年，数量成熟期是第13 年；胸径生长速期开始年是第9年，终止期是第23年，速生点是在第16年，数量成熟期是第18年；材积生长速期开始年是第17年，终止期是第27年，速生点是在第22年，数量成熟期是第35年。

(4)分析檫木生长速生点和速生期和数量成熟期具有重要的生产实践意义。为抚育管理、水肥管理和确定合理采伐年龄提供科学依据，以促进林木生长，发挥最大效益，提高林地的集约经营水平。