广西国有黄冕林场21年生马尾松生长过程分析

韦建秋

(广西国有黄冕林场，广西 柳州 545600)

马尾松(Pinusmassoniana)是我国主要人工造林树种之一，具有耐干旱、耐寒、耐高温等特点，在中国种植广泛。马尾松在我国南方种植已久，广西桂北地区有大面积种植，而对于马尾松生长过程研究并不是很多。本文通过对广西国有黄冕林场21年生马尾松树干生长研究，为桂北地区种植马尾松提供科学依据。

周火明等人通过对湖北省大悟县仙居项林场喜树(Camptothecaacuminata)和马尾松(Cunninghamialanceolata)人工混交林中喜树生长量的调查，选取标准地标准木进行树干解析，分析喜树树高、胸径、材积的生长量，研究其生长规律，该试验结果表明，该地喜树在前10 a生长较迅速，15 a后呈稳定缓慢生长的趋势[1]。黄永彬在研究马蹄荷生长过程中发现其幼龄期的树高生长较快，而到10 a后开始下降；但是马蹄荷胸径生长快速期较长，20 a后才开始缓慢下降[2]。采集王朗自然保护区内一株树龄为293 a岷江冷杉，截取圆盘获得生长数据，研究结果表明：在整个生长期内，岷江冷杉的总生长量始终保持较快的增长，平均生长量较平稳，但是连年生长量表现出参差不齐的状况[3]。李春义等人以甘肃小陇山白皮松(Pinusbungeana)天然次生林为研究对象，通过树干解析分析其生长指标的生长过程，结果表明：胸径、树高、去皮材积的总生长量的变化均呈现递增趋势[4]。魏安超等人以云南省香格里拉市两块典型样地内的10株高山松样木作为研究对象，基于树干解析测定和计算其单木木材生物量生长及木材生物量生长率，结果表明考虑样地效应、样木效应作为随机效应的单水平混合效应模型和两水平混合效应模型均提高了模型的拟合精度[5]。

选取标准地标准木进行树干解析，分析马尾松直径、树高、断面积、材积的生长量,研究马尾松树种生长规律，为马尾松树种的保护、栽培、繁殖等提供依据，为天然林保护和人工林培育提供理论支持[6，7]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

将广西国有黄冕林场沙塘分场设为试验地，试验林分处于沙塘分场8林班6小班，地处109°91′ E，24°41′ N，海拔455 m，坡向为西南方向，坡度为10°，坡位为下坡，林下主要植被有盐肤木、荷木、路边青、五节芒等。该试验林地于1998年春季造林，造林初始密度为2 m×3 m，郁闭度为0.8。

1.1.1 解析木的选取与生长环境的记载 在5个具有代表性的20 m×20 m样地，进行每木检尺，同时记录样方内胸径大于5 cm的所有乔木个体的树高、胸径，并计算每个样地的马尾松平均胸径、平均树高，依据5个样地的树高、胸径的平均值，依据精度要求，分别找出接近样地平均值的3株样木作为平均木，并要求所选的平均木生长正常、无病虫害、不断梢。在解析木伐倒之前，记录其所在位置的立地条件、林分状况、解析木冠幅及与邻近树木的位置关系。

1.1.2 解析木的伐倒与测定 伐倒前，需要准确测定根径位置的大小和胸径的大小，并用粉笔在这两个地方上标记好位置和方向；砍伐过程中，要选择好树倒的方向，并提前做好倒向位置的现场清理，以利于后续的测量和截取圆盘，要从根径处下锯；伐倒后，要先测定从根径至第一个死枝和活枝树干上的高度，然后打去枝丫，用粉笔在整个树上标记南北方向，并测定树高1/4、1/2及3/4处的带皮和去皮直径。

1.1.3 圆盘截取和圆盘编号 在树干各分段位置截取圆盘，同时为了确定树干年龄及内业分析时需要，须在根际和胸高处分别截取圆盘，截取圆盘时应注意圆盘应与树干垂直。圆盘厚度一般在3～5 cm即可，直径大的可适当加厚。每个圆盘锯下后，应立即在非工作面编号。

1.2 树干解析的内业处理

1.2.1 圆盘的加工 为更加准确测量马尾松圆盘上的年轮数，需要对圆盘经行初加工，刨光圆盘上的树皮，然后通过圆心画东西和南北方向的垂直方向线。

1.2.2 确定树木年龄 在“0”号盘上分别沿各条半径线查看年轮数，待4条半径线上的年轮数完全一致后以此确定树木的年龄。

1.3 数据处理

利用Excel软件函数和图表工具，建立树干解析木各龄阶树高、直径和材积计算模板，该模板适合于任何区分方式的解析木计算，具有界面直观、易于理解、操作简单的特点[8]。

树木年龄与各圆盘的年龄数之差即为达此段面高度的年龄，以断面高为纵坐标，以达到此高的年龄为横坐标，标出树高生长过程的曲线图，从曲线图上便可查出各龄阶的树高；各龄阶的材积等于各区分段材积与梢头材积之和，其梢头长度等于各龄阶树高减去梢头底断面高度。

将解析木生长过程分析表中的胸径、树高和材积按各龄阶分别抄录于树干生长过程总表中，作为调查因子的总生长量，然后，分别各调查因子计算各龄阶的平均生长量、连年生长量、材积生长率及形数。

2 结果与分析

2.1 树干解析

划分龄阶，量测各龄阶的直径，记录测量数据，如表1，然后再以树高(即圆盘高度)为横坐标，直径为纵坐标，在各断面高的位置上，按各龄阶直径大小绘出树干纵剖面图(图1)。可比较直观体现出各个龄阶树干形状与各个龄阶树高。从图1可以看出，马尾松树皮较厚，各年龄层的树高直径曲线变化比较平稳，因此马尾松的树形比较规则，并且通直圆满，但是树干梢头处直径减小较快，树干整体来看较尖削。

表1 马尾松直径生长进程表

图1树干纵剖面

2.2 马尾松各龄阶生长量

2.2.1 总生长量 调查林分马尾松直径(图2)、树高(图3)、断面积(图4)和单株材积(图5)的总生长量变化均呈现递增的趋势。由图2和图3可知，马尾松树高和直径在幼年时(a<10)生长很快，但随着年龄的增长，树高和胸径的总生长量有所减缓，但依旧保持增长的趋势，没有大的波动，在调查年龄(21 a)均未达到最大值。

图2 马尾松直径总生长曲线

图3 马尾松树高总生长曲线

由图4可知，马尾松断面积总生长量在19 a前增长均较缓慢，19 a后总断面积急剧增加；由图5可知，马尾松材积的生长量变化符合一般树木材积生长量的“s”型变化规律，材积在前11 a曲线较平缓，马尾松材积增长较缓慢，11 a以后增长开始迅速。截至到21 a，马尾松断面积和材积的总生长趋势依然良好，没有达到最大值，也没有结束速生期。

图4 马尾松断面积总生长曲线

图5 马尾松材积总生长量曲线

2.2.2 总平均生长量和连年生长量 马尾松直径、树高、断面积和材积平均生长量曲线和连年生长量曲线分别见图6～9。图中显示，马尾松直径的平均生长量和连年生长量曲线在3 a时相交，3～5 a均在增加，而且连年生长量增加较快，6 a后马尾松直径平均生长量变化较平缓，而连年生长量变化波动较大，两条曲线在5 a时再次相交，5 a后平均生长量一直大于连年生长量，21 a连年生长量和平均生长量开始接近，21 a马尾松虽然还没到达成熟期，但是马尾松的生长开始变得缓慢；树高平均生长量和连年生长量曲线的变化与直径类似，5 a后开始下降，直到17 a 后下降较快，并且在21 a时连年生长量快接近零，生长开始缓慢；10 a后树高的平均生长量和连年生长量都是下降的，高生长进入缓慢期。

图6 马尾松树高平均生长量和连年生长量

图7 马尾松直径平均生长量和连年生长量

马尾松断面积平均生长量和连年生长量总体上来看呈上升趋势，断面积生长量逐年增加，并没有减缓的趋势，断面积连年生长量在19 a时增长速度明显快于平均生长量，始终高于平均生长量；材积的平均生长量变化很稳定，但是连年生长量波动较大，从1～5 a下降，5～13 a上升，13～15 a下降，15 a以后上升的幅度较大，同时在15 a以后材积的连年生长量一直大于平均生长量。从断面积和材积连年生长量和平均生长量曲线可见马尾松尚未达到其数量成熟年龄。

图8 马尾松断面积平均生长量和连年生长量

图9 马尾松材积平均生长量和连年生长量

2.3 马尾松树高形数

形数是表示树木干形的重要指标，是树干材积与比较圆柱体体积的比值，当胸高和树高一定时，饱满树干的材积与比较圆柱体的体积相差较小，形数值较大[9]。马尾松各个龄阶的胸高形数变化如图10所示，胸高形数在5 a前变化很大，在5 a以后，形数基本稳定在0.64～0.48，说明马尾松的胸径、树高生长在5 a以后趋于稳定，马尾松在幼龄期后生长比较有规律。

图10 马尾松各龄阶胸高形数变化

3 结论与讨论

3.1 从树高来分析

马尾松在2～8 a时段，树高平均生长量在1.5左右，在马尾松整个生长时期是比较快速的，10～20 a，平均生长量降到1.0左右，21 a以后生长幅度很小的，但是还在缓慢生长，从树高生长曲线中也可以看出来21 a以后，树高曲线是比较平缓的，说明生长很慢。在幼龄时期，马尾松的生长程度很大，进入成熟期时，树高生长会慢慢减少至停止。

3.2 从材积变化分析

在2～8 a，材积变化很小，马尾松的材积生长曲线很平缓，10 a后材积生长增长较快，并且比较稳定，曲线只是稍微有点起伏，但不明显，说明这个时期的自然环境比较适合马尾松生长，无论是在水分、土壤肥力、温度还是其他方面都比较适宜。从材积平均生长量来看，10～21 a材积生长量很稳定，只是会有微弱的变化，但增长较快。

3.3 从胸径、断面积分析

从胸径和断面积曲线来分析，两条曲线都是比较有规律地上升，但是不同的是，断面积在2～19 a内变化很小，曲线很平缓，而胸径却是变化比较大。19 a后马尾松断面积和直径连年生长量急剧增大，可能是这个时候的环境变化比较突然，马尾松的生长突然受到了影响，导致胸径发生了较大的改变，由于断面积的大小与胸径的大小有直接的联系，所以断面积也会发生同样的变化。马尾松的直径和断面

积均没有 达到最大值，在21 a的时候马尾松生长还在继续，没有达到成熟期。

3.4 从形数分析

马尾松第1年到第3年的形数比较大，在这期间马尾松的干形变化较大。5年后形数比较稳定，基本在0.5左右有点微弱的变化，5年后马尾松的干形没多大变化，生长也很稳定，几乎没有发生什么变化，马尾松在很有规律地生长。

3.5 结合马尾松纵剖面图分析

前20 a树高和胸径生长都比较快，也比较均匀，越往后曲线越密集，说明马尾松生长开始变得缓慢。所以马尾松最好生长时期是2～8 a，10～20 a为马尾松材积、树高、胸径等正常生长时期，也是马尾松整个生长时期木材长得最好的时期，越往后到了马尾松的成熟或过熟期，马尾松各指标达到最大值后，开始生长得很缓慢，但也没有停止生长。