广西南宁木荷人工林生长规律研究*

韦昌幸 秦武明 张党权 严 理 王凤琴

（1.广西国有高峰林场，广西 南宁 530001；2.广西大学 林学院，广西 南宁 530004；3.中南林业科技大学/林业生物技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410004）

木荷Schima superba 别名荷木、荷树，为山茶科Theaceae 木荷属树种，属于常绿大乔木，是南方重要的防火林带造林树种，适应性强，对土壤的条件要求不高，红黄壤、赤红壤、红壤等都能生长[1]。在广西南宁市海拨130～700 m 有大量木荷人工林分布，如广西国有高峰林场目前种植有木荷纯林151.2 hm2，种植有木荷Schima superba 与红锥Castanopsis hystrix、马尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia lanceolota、火力楠Michelia macclurei 等树种混交林38.0 hm2，木荷均长势良好，不受海拨较低的影响。陈芳、华国栋[2]在研究中指出，木荷在广东省生物防火林带建设、造林绿化、储备林建设中发挥重要作用，并且将培育大径级木荷作为广东省国家储备林建设主要珍贵树种之一。李志辉等[3]在《我国南方珍贵用材树种资源的重要性及其发展策略》中将木荷列为珍贵树种。木荷人工林的生态效益、经济效益、防火作用越来越受到关注，具有较好的发展前景。

当前，学者对木荷人工林的研究日益见多，如木荷育苗造林技术[4-6]，木荷人工林防火性能[7-8]、 混交林研究[9]、营养元素分布格局[10]等。林丽平[11]等对广东省全境范围内的40 株木荷解析木按照树高—年龄分级方法，探讨分级方法的生长模型与未分级方法生长模型的不同之处；程玉娜等[12]进行了木荷次生天然林胸径—树高生长相关模型研究；林立彬等[13]对14 a 生闽楠木荷人工混交林的生长规律进行研究；吴晓生[14]抽样调查不同林龄木荷的生长指标，研究了13～44 a 生闽北防火林带中的木荷生长规律。对木荷人工纯林生长规律和生长模型拟合研究少见报道。文章利用树干解析方法，探讨广西南宁48 a 生木荷人工林胸径、树高、材积生长规律，以及胸高形数规律、林木生长率，对胸径、树高、材积生长模型进行拟合，为木荷人工林的抚间抚育、主伐年龄确定及经管管理提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 林地概况

研究林地位于广西南宁市北边的高峰林场六里分场10 林班36 小班，面积3.8 hm2，木荷种植于1965 年，采用实生苗造林。研究地属于南亚热带季风气候，年均气温21.8 ℃、降雨量1 350 mm、相对湿度79%。调查时林分郁闭度0.7，每公顷保留密度976 株。调查时林下灌木有玉叶金花Mussaenda pubescens、越南悬钩子Rubus cochinchinensis、杜 茎 山Maesa japonica、毛桐Mallotus barbatus 等；林下草本植物主要有五节芒Miscanthus floridulus、铁芒箕Dicranopteris linearis、蔓生莠竹Microstegium vegans 和东方乌毛蕨Blechnum orientale 等。

1.2 研究方法

1.2.1 典型样地设置及调查内容 在林地内按照典型选样原则，建立面积为 20 m×20 m 的样地4 个，面积共1 600 m2,记录标准地的坡位、坡向、海拨等信息，测定标准地内所有林木的树高、胸径及样地内保留密度，根据计算结果，每个样地选取2 株标准木作为解析木，共选8 株，标准木要求无病虫害、生长正常、不断梢。样地概况见表1。

1.2.2 生长规律测算 解析木伐倒前用罗盘仪标记南北向，标记解析木0 m，1.3 m 位置，伐倒解析木后，对胸径以上按长度2.0 m 分段标记3.3 m、5.3 m、7.3 m.......位置，标记是枝顶，在每个标记位置截取5 cm 厚圆盘，在每个圆盘上写清解析木号和南北向、以及区分段号等信息。当天将所有圆盘带回实验室按照树干解析方法（2 a 为一个龄阶）、测树学方法测定，每个圆盘对应年轮直径为圆盘南北向直径和东西向直径的平均值，计算分析木荷胸径、树高、材积、胸高形数、林木生长率等情况。其中根据绘制的树高曲线得出各龄阶树高，利用区分段法求算各龄阶去皮材积[15]。

1.2.3 生长模型拟合 为研究木荷人工林的生长规律，参照吴敏等[16]和林能庆等[17]的做法，采用常用的6 种经验模型对木荷的胸径、树高和材积进行回归方程的拟合。6 种模型分别为威布尔、苏玛克、逻辑斯蒂、理查德、二次曲线和坎派兹。将树干解析所得数据分别带入6 个模型中，选择决定系数最大、残差平方和最小的模型为最优生长模型。模型中D 为胸径，H 为树高，V 为材积，T 为林龄。本文采用Microsoft Excel 2003 和DPS数据分析系统对数据进行统计分析。

表1 木荷人工林样地概况Tab.1 The plot situation of Schima superba plantation

2 结果与分析

2.1 木荷人工林生长过程

通过树干解析方法，计算木荷人工林的生长过程，木荷人工林生长过程数据见表2。48 a 生木荷人工林平均胸径20.68 cm,平均树高23.54 m,平均材积为0.359 8 m3,胸径年平均生长量为0.38 cm,树高年平均生长量为0.49 m,材积（去皮）年平均生长量为0.006 1 m3，胸径、树高、材积生长与年龄基本呈正相关关系。

2.2 木荷人工林生长规律

2.2.1 胸径生长规律 木荷胸径生长过程见表2和图1，48 a 生木荷人工林平均胸径为20.68 cm。木荷胸径平均生长量最大值出现在12 a 时，数值为0.54 cm，12 a 前随着年龄的增加而增加且增长较快，12 a 后木荷胸径随着年龄的增加而逐渐变小；木荷胸径连年生长量最大值为6 a 的0.68 cm，6 a 前连年生长量随着年龄的增加而增加且增长的幅度较为明显，之后逐渐下降且波动较大；平均生长量和连年生长量交汇于12～14 a，说明交汇点之前胸径生长快速。48 a 生木荷胸径总生长量随着年龄的增加而增加。

2.2.2 树高生长规律 木荷树高生长过程见表2和图2，48 a 生木荷人工林平均树高为23.54 m。木荷树高平均生长量最大值出现在14～16 a 时，数值为0.58 m，0～14 a 随着年龄的增加而增加，16 a后随着年龄的增加而逐渐减少；木荷树高连年生长量最大值为4 a 时的0.66 m,之后缓慢下降；树高平均生长量和连年生长量交汇于15～16 a，说明交汇点之前为木荷树高迅速生长期。48 a 生木荷树高总生长量随着年龄的增加而增加。

表2 木荷人工林生长过程Tab.2 Growth process of Schima superba plantation

2.2.3 材积生长规律 由于在林木或林分生长过程中，材积连年生长曲线和平均生长曲线的交点所对应的林龄在林业上叫做数量成熟龄，是确定合理采伐年龄的依据之一，在此之前，合理的间伐不仅可以促进林木生长，提高出材量，也可以在经营过程中获得利润[18]。木荷材积生长过程见表2 和图3，48 a 生木荷人工林平均材积为0.359 8 m3。0～48 a 木荷总材积的累积和材积连年生长量、平均生长量均随年龄的增长而呈线性递增关系，且到48 a 连年生长量曲线和平均生长量曲线仍未相交，未到数量成熟龄，因此，对48 a生木荷人工林进行适当的间伐，仍然可以促进林分材积较快的生长。

图1 广西南宁木荷胸径生长曲线Fig.1 Curve of DBH growth of Schima superba plantation in Nanning,Guxangxi

图2 广西南宁木荷树高生长曲线Fig.2 Curve of tree height growth of Schima superba plantation in Nanning,Guxangxi

图3 广西南宁木荷材积生长曲线Fig.3 Curve of volume growth of Schima superba plantation in Nanning,Guxangxi

2.2.5 胸高形数规律 胸高形数能够说明树干的通直和完满度。从表2 和图5 可知，0～48 a 木荷胸高形数呈下降趋势，且下降速度为先急速后缓慢。4～8 a 木荷胸高形数均高于0.69，显示木荷干形很好，且0～48 a 胸高形数均保持在0.48 以上。

2.3 木荷生长模型拟合及检验

图4 广西南宁木荷生长率曲线Fig.4 Curve of growth rate of Schima superba plantation in Nanning,Guxangxi

图5 广西南宁木荷胸高形数曲线Fig.5 Curve of breast height form factor of Schima superba plantation in Nanning,Guxangxi

表3 木荷胸径、树高和材积生长模型检验Tab.3 DBH，tree height and volume growth model test of Schima superba plantation

表4 木荷生长模型误差检验Tab.4 Error test of growth model of Schima superba plantation

2.3.2 木荷生长模型检验 以2 a 为一个龄级，进一步检验生长模型的可靠性，计算相应的预测值，木荷胸径、树高、材积的实测值和预测值数值详见表3，生长模型误差检验详见表4。从表3、表4 可以看出，木荷胸径、树高和材积的实测值和预测值总体上非常相近，平均相对误差和相对总误差均很小，均在2.74%以下，实践中可用相应模型预测木荷各阶段的生长值。

3 结论与讨论

48 a 生木荷人工林平均胸径、树高和材积分 别 为20.68 cm，23.54 m 和0.359 8 m3。 相 比梁建平等[19]研究的广西南宁46 a 生降香黄檀Dalbergia odorifera 人工林平均胸径、树高、材积分别为21.6 cm、18.7 m、0.401 9 m3，48 a 生木荷平均胸径、平均材积均低于46 a 生降香黄檀，但48 a 生木荷平均树高则大于46 a 生降香黄檀，高生长比46 a 降香黄檀多出25.9%。这与48 a 生木荷人工林管理较为粗放，未进行抚育间伐而导致林木郁闭度偏高，出现树高生长明显，胸径生长较慢的现象。在营林生产过程中，应适当加强抚育间伐的管理，以增加林木胸径增长和材积增长，达到提高经济效益的目的。

48 a 生木荷人工林平均生长量和连年生长量相交于12～14 a，说明12～14 a 之前为胸径快速生长阶段，应在这一阶段加强水肥管理和适当间伐，以促进林木胸径的生长。48 a 生木荷人工林树高平均生长量和连年生长量相交于15～16 a，说明交汇点之前为木荷树高迅速生长期。48 a 生木荷材积连年生长量曲线和平均生长量曲线仍未相交，表明48 a 生木荷人工林未达到数量成熟龄，还可以继续通过间伐促进林分生长。

48 a 生木荷胸高形数最低值为48 a 的0.485，相比高于吕曼芳等[20]研究的36 a 生顶果木Acrocarpus fraxinifolius 胸高形数0.47，钟连香等[21]研究的33 a 生广东琼楠Beilschmiedia fordii胸高形数0.44，说明48 a 生木荷干形通直，完满度较好，出材率高。

通过建立木荷胸径、树高和材积与林龄最优回归方程并进行生长模型误差检验，在实践中可用相应模型预测木荷各阶段的生长值。