广西35年生大花序桉人工林生长规律研究

邱炳发，钟连香，熊 涛，秦武明，覃汉夫

(1. 广西国有东门林场，广西 扶绥 532108；2. 广西大学林学院，广西 南宁 530004)

大花序桉(Eucalyptuscloeziana)，原名昆士兰桉[1]，为桃金娘科桉属(Eucalyptus)常绿乔木，原产于澳洲。其树形高大笔直，树高可达50 m以上，木材质地坚硬，比肩国内优良珍贵树种，是制作家具的优良木材，被称为“澳洲大花梨”[2-3]。桉树作为速生树种，在我国南方地区大面积种植，其普遍采用短周期经营方式，一般从造林至采伐只需5～6 a时间[4]。桉树的短周期经营在中国木材战略储备中贡献突出，经济效益显著，但短周期、单一树种经营也会面临严峻的生态问题和社会问题[5-6]，如林地土壤肥力下降、生物多样性降低、入侵种泛滥等[7-8]。大花序桉不仅生长快速，且木材坚硬，目前已被广西列入珍贵树种名录，应用前景广阔。

广西国有东门林场自1983年开始引入大花序桉，分别于1983年和1989年引进了3个和11个种源，不仅保存了丰富的大花序桉种源，同时开展了大量的引种栽培试验[9]。总结国内外对大花序桉的研究，见诸报道的主要集中在引种试验[10]、木材材性[11]和抗性[12-13]等方面，且研究对象多为生长年限较短的大花序桉[14-15]。树干解析法是当前林木生长规律研究的主要方法，普遍用于麻栎(Quercusacutissima)林分[16]、西南桦(Betulaalnoides)林分[17]、江南油杉(Keteleeriafortunei)林分[18]等各类林分生长规律分析。树干解析结果能准确地反映树木生长规律，为人工林经营提供科学依据。因此，系统地研究大花序桉生长规律以及林分径级和树高分布状况，探究其作为培育大中径材的发展潜力，对大花序桉人工栽培具有重要参考价值。

1 试验地概况

研究地点位于广西崇左市扶绥县国有东门林场，研究对象为35年生大花序桉人工林，地理位置为北纬22°17′～22°30′，东经107°14′～108°00′。试验区属亚热带大陆性季风气候，光照充足，年日照时间为1 634～1 719 h，年均温22 ℃左右，降雨充沛。试验地以低丘为主，海拔100～300 m，坡度一般为5°～10°，土壤为赤红壤，土层厚度>100 cm。林下以山菅兰(Dianellaensifolia)、桃金娘(Rhodomyrtustomentosa)、野牡丹(Melastomacandidum)、余甘子(Phyllanthusemblica)、三叉苦(Euodialepta)、大青(Clerodendrumcyrtophyllum)、白茅(Imperatacylindrica)、山矾(Sym-plocossumuntia)等植被为主。

2 研究方法

2.1 样地设置与调查

本研究于2018年7月在广西国有东门林场雷卡分场进行，试验研究对象为35年生大花序桉人工林。试验设置标准样地3块，规格为20 m×30 m，共计1 800 m2。通过对3块标准样地所有林木进行每木检尺，得出林木的树高、胸径、枝下高等生长指标，同时记录样地的海拔、坡向、坡位、林下植被分布状况等信息。

2.2 解析木测定与生长模型的拟合

根据样方调查结果选择1株平均木作为解析木，标准解析木共3株。在标准木上标明南北向和胸径位置，将标准木进行机械伐倒后在整株树干上标明北向，分别在0 m、1.3 m以及3.6 m处截取圆盘，其中0 m处圆盘标记为0号圆盘，1.3 m处圆盘标记为1号圆盘，3.6 m处圆盘标记为2号圆盘；3.6 m后按照2 m一个区分段截取圆盘直至梢顶。圆盘截取完成后用保鲜膜将圆盘包住，带回实验室后将圆盘工作面刨光，判定各个圆盘的年轮，同时以2 a为一个龄阶划分并测量圆盘各龄阶的东西方向和南北方向的直径。根据绘制的树高曲线推算出各龄阶树高，同时利用区分段法求算各龄阶去皮材积。对解析木的树高、胸径和材积与林龄的回归方程采用较为常用的经验模型进行拟合，主要经验方程为逻辑斯蒂模型(Logstic)、二次曲线模型、理查德模型(Richards)、威布尔模型、苏玛克模型(Schumacher)及坎派兹模型(Compertz)这6种常用的经验模型，经验方程为：

(2)二次曲线模型：Y=A+BT+CT2

(3)理查德模型：Y=A(1-e-BT)C

(4)Korf：Y=Ae-BT-c

(6)坎派兹模型：Y=Ae-Be-CT

以上模型中，Y分别为树高、胸径、材积，T为林龄，A、B、C为随机参数。

2.3 数据处理

采用Excel 2016软件进行数据整理及图标制作，林木材积采用区分段平均断面积法计算，用SPSS 20.0数据处理软件拟合树高、胸径和单株材积与林龄的生长数学模型。

3 结果分析

3.1 大花序桉人工林胸径、树高分布结构

根据林分调查数据绘制大花序桉人工林胸径—株数和树高—株数分布结构图(图1，图2)。

图1 大花序桉人工林胸径—株数分布结构Fig.1 DBH distribution of Eucalyptus cloeziana plantation

图2 大花序按人工林树高—株数分布结构Fig.2 Tree height distribution of Eucalyptus cloeziana plantation

由图1结果显示，35年生大花序桉人工林胸径分布基本呈正态分布。胸径分布主要集中在34～38 cm区间，占比达36.05%；18～32 cm区间的林木占比达32.56%；胸径32 cm以上林木占整个林分的74.42%，表明35年生大花序桉人工林胸径较大的植株分布较多，利于培育大径材。

由图2结果显示，35年生大花序桉人工林的树高总体分布以30～38 m居多，占林分的74.42%，其中32 m和34 m高的林木占比最大，达37.21%；树高30 m以上的林木占比达84.88%。林分中林木分化不显著，生长过快和过慢的林木占比较小，符合人工林生长的基本规律，说明大花序桉人工林密度设置趋于合理状态。

3.2 大花序桉人工林生长规律

3.2.1胸径生长规律

经树干解析，35年生大花序桉胸径生长过程见图3，胸径总生长量呈现逐年上升趋势，在树龄达35 a时，大花序桉胸径总生长量为36.20 cm。平均生长量随树龄的增加先增加后缓慢下降，树龄为4 a时达到峰值1.63 cm；随后平均生长量缓慢降低，至35 a时，平均生长量为0.94 cm。连年生长量随树龄的增加在4 a时达到峰值，为1.75 cm，然后整体呈现下降趋势，从6 a开始，连年生长量始终低于平均生长量。相比平均生长量，连年生长量的波动较大，在树龄达到35 a时，连年生长量仅为0.50 cm。整体来看，胸径总生长量呈逐年递增趋势，而平均生长量和连年生长量在树木生长前期高于生长后期。因此，在林木栽培初期应加强管护，保证水肥供应充足，以保证林木的快速生长。

图3 大花序桉胸径生长曲线Fig.3 DBH growth curve of Eucalyptus cloeziana

3.2.2 树高生长规律

树干解析结果，随树龄的增加，大花序桉树高总生长量、平均生长量和连年生长量变化规律不一(图4)。从树高总生长量看，整体呈现逐年递增的趋势，树木生长达到35 a时，树高总生长量为33.8 m。树高平均生长量随树龄的增加先增加后趋于稳定，至树龄达到35 a时，树高平均生长量为0.85 m。树高连年生长量在35年生长周期中上下波动，在35年生长周期中出现4个峰值，分别为第6年的1.35 m、第16年的1.20 m、第26年的0.85 m和第30年的0.85 m；树木生长至35 a时，树高连年生长量降低至0.62 m。树高连年生长量相比平均生长量波动更大，且与平均生长量在10～28年间出现5次相交。从树高总生长量、平均生长量和连年生长量指标看，在树木生长的0～16年为速生期，在此期间应适当增加施肥，以促进林木生长。

图4 大花序桉树高生长曲线Fig.4 Height growth curve of Eucalyptus cloeziana

3.2.3 材积生长规律

35年生大花序桉人工林材积生长规律如图5所示，大花序桉的材积总生长量随树龄的增加而递增，至35 a时材积生长量达1.058 76 m3。材积平均生长量随树龄的增加而增加，在0～28年生长周期中材积平均生长量增加的幅度较大，28年后平均生长量相对平稳，保持在0.029 m3左右。随树龄的增加，材积的连年生长量上下波动，在22年时材积连年生长量达到最大值，为0.052 77 m3；36年后材积生长量急剧下降，至35年时材积连年生长量仅为0.023 41 m3。材积连年生长量较平均生长量波动大，并在32年时相交，说明大花序桉人工林材积生长成熟期为32 a，此时林分达到主伐年龄，可进行采伐。

图5 大花序桉材积生长曲线Fig.5 Volume growth curve of Eucalyptus cloeziana

3.2.4胸高形数

作为树干完满度的重要指标，树木的胸高形数反映出树干性状的变化趋势。形数的大小可以反映树干粗度变化快慢。35年生大花序桉胸高形数变化曲线如图6所示。

图6 大花序桉胸高形数变化规律Fig.6 Form factor curve of Eucalyptus cloeziana

从图6可以看出，35年生大花序桉的胸高形数整体呈下降趋势，并逐渐趋于稳定。大花序桉胸高形数在前两年达到3.5以上，从第6年开始胸高形数保持在0.45左右，表明大花序桉干形很通直，具有较好的完满度。

3.2.5生长模型拟合

以2 a为一个龄级，建立树高、胸径和单株材积与林龄的回归方程，回归方程最优模型按照相关决定系数R2最高、残差平方和最小的最优曲线拟合原则。如表1所示，大花序桉的树高与林龄最优回归方程为苏马克模型，拟合精度为0.999 2，残差平方和为2.699 3；胸径与林龄的最优模型为二次曲线，拟合精度R2为0.998 8，残差平方和为1.686 0；单株材积的最优模型是苏马克模型，拟合相关系数R2达0.997 7，残差平方和仅为0.139 0。3个测树因子与树龄间的拟合模型相关指数均达到0.99以上，拟合的模型效果较理想，能够很好地反映林木生长状况，该结果可以很好地表达大花序桉人工林分生长规律。

表1 大花序桉树高、胸径和材积最优生长模型Tab.1 Optimal growth model of height, DBH and volume of Eucalyptus cloeziana

3 结论

35年生大花序桉人工林胸径、树高和材积的生长量分别为36.2 cm、33.8 m、1.058 76 m3，较常用乡土造林树种36年生黄果厚壳桂(Cryptocaryaconcinna)[19](胸径18.4 cm，树高17.5 cm，材积0.180 m3)生长快。与36年生顶果木(Acrocarpusfraxinifoliust)[20](平均材积1.512 8 m3)相比，大花序桉的材积生长较为缓慢。因此，在大花序桉人工林栽培过程中，应适当加强抚育间伐管理和速生改良，使其在人工林培育中获得更大的竞争力，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。胸高形数作为树干完满度的重要指标，反映树干粗度变化的快慢。莫继有[21]等在探究广西地区29年生大花序桉人工林胸高形数时发现，29年生大花序桉人工林胸高形数为0.45左右，研究中发现，35年生大花序桉的胸高形数达0.45左右，表明大花序桉完满度良好。从林分胸径和树高分布结果可知，林分胸径和树高基本呈正态分布，说明林分分化不严重，结构合理，同时胸径、树高较大的植株分布较多，具有培育大中径材的潜力。通过建立大花序桉胸径、树高、材积3个树木生长指标与林龄最优回归方程可知，各回归方程的拟合相关系数均达到0.99以上，在实践中可用相应模型预测大花序桉各阶段的生长值。