馬尾松天然林與人工林生長(zhǎng)規(guī)律比較范文

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《中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)》2015年第二期

1研究方法

根據(jù)2012年的虞山森林資源三類調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)地踏查，按照典型性和區(qū)域代表性原則，分別選擇馬尾松天然林和人工林相對(duì)集中的地區(qū)作為研究區(qū)域；根據(jù)馬尾松林的生長(zhǎng)狀況、群落結(jié)構(gòu)、立地條件和生境差異分別設(shè)置具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)地7塊，4塊天然林，3塊人工林，樣地大小20m×20m。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，選擇2～3株標(biāo)準(zhǔn)木進(jìn)行樹干解析，總共16株。本研究的樹木生長(zhǎng)過(guò)程測(cè)定分為外業(yè)樹干解析和內(nèi)業(yè)計(jì)算2個(gè)步驟。第一步采用單株樹木材積測(cè)定的方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)木進(jìn)行樹干解析[11]，在伐倒前確定根頸位置和實(shí)測(cè)胸徑，并標(biāo)明胸高位置和南北方向；在截取圓盤時(shí)，以2m為區(qū)分段采用中央斷面區(qū)分求積法在每個(gè)區(qū)分段中點(diǎn)位置截取圓盤，截取位置分別為：0m、1.3m、3.6m、5.6m等，所余不足一個(gè)區(qū)分段長(zhǎng)度的，在梢頭底直徑處截取圓盤，圓盤厚度2～5cm。第二步是樹干解析的內(nèi)業(yè)工作，本研究采用了winDENDRO（2004c）樹木年輪測(cè)量及分析系統(tǒng)對(duì)年輪寬度進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別[12-13]。

2結(jié)果與分析

2.1不同森林起源下馬尾松生長(zhǎng)差異

2.1.1樹高生長(zhǎng)過(guò)程馬尾松樹高生長(zhǎng)過(guò)程見圖1和表2。在馬尾松天然林整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，連年生長(zhǎng)量的最大值出現(xiàn)在15年左右，為0.35m，然后波動(dòng)下降，在45年以后趨于平緩。平均生長(zhǎng)量最大值出現(xiàn)在18～20年之間，為0.34m，平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量曲線相交于18年，此后連年生長(zhǎng)量均小于平均生長(zhǎng)量。在馬尾松人工林整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，連年生長(zhǎng)量最大值出現(xiàn)在10年，為0.38m，早于且大于馬尾松天然林，然后波動(dòng)下降。馬尾松人工林平均生長(zhǎng)量最大值出現(xiàn)在10年，為0.37m，平均生長(zhǎng)量高峰出現(xiàn)的時(shí)間比天然林早，且高峰值比天然林大，然后逐漸減小，平均生長(zhǎng)量曲線與連年生長(zhǎng)量曲線相交于13年左右；樹高生長(zhǎng)率隨年齡的增加而逐漸減小；馬尾松人工林平均生長(zhǎng)量均高于天然林平均生長(zhǎng)量；馬尾松人工林連年生長(zhǎng)量與天然林生長(zhǎng)量曲線有多次相交，20年以后馬尾松天然林連年生長(zhǎng)量低于人工林連年生長(zhǎng)量。

2.1.2胸徑生長(zhǎng)過(guò)程馬尾松胸徑生長(zhǎng)過(guò)程見圖2和表2。55年前林分胸徑的總生長(zhǎng)量隨齡階的增大而增大，在林分整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中胸徑生長(zhǎng)率隨齡階的增加而減小；在馬尾松天然林整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，胸徑連年生長(zhǎng)量最大值出現(xiàn)在15年左右，為0.5cm，然后逐漸波動(dòng)下降；胸徑平均生長(zhǎng)量在15年時(shí)達(dá)到最大值：為0.49cm，胸徑平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量曲線相交于18年，此后連年生長(zhǎng)量均小于平均生長(zhǎng)量；馬尾松人工林胸徑連年生長(zhǎng)量在13年時(shí)達(dá)到最大值，然后在20～40年波動(dòng)下降，40年以后趨于穩(wěn)定，連年生長(zhǎng)量保持在0.1cm；馬尾松人工林胸徑連年生長(zhǎng)量在35年前均大于天然林胸徑連年生長(zhǎng)量，35年以后天然林連年生長(zhǎng)量高于人工林，人工林胸徑平均生長(zhǎng)量均大于天然林胸徑平均生長(zhǎng)量。

2.1.3材積生長(zhǎng)過(guò)程馬尾松材積生長(zhǎng)過(guò)程見圖3和表2。在馬尾松天然林整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，材積連年生長(zhǎng)量在46年左右時(shí)達(dá)到最大值：為0.0037m3，10～40年是材積生長(zhǎng)的速生期，在45年以后天然林材積連年生長(zhǎng)量急劇下降，50年以后連年生長(zhǎng)量低于0.0015m3；馬尾松天然林材積平均生長(zhǎng)量在45年時(shí)達(dá)到最大值，之后緩慢下降，材積平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量曲線相交于50年，說(shuō)明此時(shí)馬尾松天然林達(dá)到數(shù)量成熟齡；在馬尾松人工林生長(zhǎng)過(guò)程中，材積的連年生長(zhǎng)量最大值出現(xiàn)的要比天然林早，在30年時(shí)候達(dá)到最大值且比天然林的值要大為0.0038m3，從35年以后人工林連年生長(zhǎng)量低于天然林的連年生長(zhǎng)量，50年以后連年生長(zhǎng)量低于0.001m3；人工林材積平均生長(zhǎng)量在40年之前均大于天然林材積平均生長(zhǎng)量，材積平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量曲線在45年初處相交，此時(shí)人工林達(dá)到數(shù)量成熟齡，要比天然林早5年。

2.2不同森林起源馬尾松生長(zhǎng)模型擬合生長(zhǎng)模型是進(jìn)行森林經(jīng)營(yíng)管理的重要手段，它能夠定量研究林木各因子的生長(zhǎng)狀況，它既可對(duì)現(xiàn)實(shí)林分的生長(zhǎng)狀況做出客觀地評(píng)價(jià)，并且還可以對(duì)林分各個(gè)測(cè)樹因子將來(lái)的變化做出合理的預(yù)測(cè)。一個(gè)理想的生長(zhǎng)模型應(yīng)該符合通用性強(qiáng)，準(zhǔn)確度高的要求，同時(shí)模型參數(shù)應(yīng)具有生物學(xué)意義，符合植物種群的生長(zhǎng)規(guī)律。本文以胸徑、樹高、材積分別為因變量，以對(duì)應(yīng)的年齡為自變量，結(jié)合馬尾松生長(zhǎng)規(guī)律以及前人的研究成果[16]應(yīng)用SPSS19.0數(shù)據(jù)處理軟件用以下4個(gè)生長(zhǎng)模型對(duì)馬尾松進(jìn)行擬合。各測(cè)樹因子擬合結(jié)果如見表3、圖1和圖3。圖表中：決定系數(shù)（R2）、殘差(Q殘)可以反映模型的擬合效果。由表3可以看出，4個(gè)生長(zhǎng)模型的決定系數(shù)都大于0.90，相關(guān)性高；殘差都小于2，精度都較高，但是其中無(wú)論是人工林還是天然林，Richards生長(zhǎng)模型對(duì)馬尾松的胸徑、樹高及材積的擬合決定系數(shù)最大且殘差最小，因此選擇此模型：Y=a(1-ebt)c（式中a為生長(zhǎng)極限即環(huán)境容納量，b為生長(zhǎng)速率，c為形狀參數(shù)）作為馬尾松天然林與人工林測(cè)樹因子生長(zhǎng)曲線的擬合。

3討論與結(jié)論

該林分樹干解析木的生長(zhǎng)規(guī)律表明：馬尾松人工林的胸徑和樹高平均生長(zhǎng)量最大值均出現(xiàn)在15年左右，連年生長(zhǎng)量出現(xiàn)在10年左右；馬尾松天然林的胸徑和樹高的平均生長(zhǎng)量最大值出現(xiàn)在18年左右，連年生長(zhǎng)量的最大值出現(xiàn)在15年左右，此結(jié)果與張連金對(duì)馬尾松人工林首次間伐年齡的研究結(jié)果相吻合[14]。從生長(zhǎng)曲線來(lái)看，整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程與實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理情況相吻合；馬尾松人工林0～15年為幼林期，在此期間胸徑生長(zhǎng)緩慢，樹高和材積生長(zhǎng)較快；15～40年為速生期，在此時(shí)期樹高、胸徑、材積都生長(zhǎng)迅速。

作者：劉坤曹林周春國(guó)單位：南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院