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马尾松天然林与人工林生长规律比较

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《中南林业科技大学学报》2015年第二期

1研究方法

根据2012年的虞山森林资源三类调查数据,结合实地踏查,按照典型性和区域代表性原则,分别选择马尾松天然林和人工林相对集中的地区作为研究区域;根据马尾松林的生长状况、群落结构、立地条件和生境差异分别设置具有代表性的标准地7块,4块天然林,3块人工林,样地大小20m×20m。在标准地内进行每木检尺,选择2~3株标准木进行树干解析,总共16株。本研究的树木生长过程测定分为外业树干解析和内业计算2个步骤。第一步采用单株树木材积测定的方法对标准木进行树干解析[11],在伐倒前确定根颈位置和实测胸径,并标明胸高位置和南北方向;在截取圆盘时,以2m为区分段采用中央断面区分求积法在每个区分段中点位置截取圆盘,截取位置分别为:0m、1.3m、3.6m、5.6m等,所余不足一个区分段长度的,在梢头底直径处截取圆盘,圆盘厚度2~5cm。第二步是树干解析的内业工作,本研究采用了winDENDRO(2004c)树木年轮测量及分析系统对年轮宽度进行自动识别[12-13]。

2结果与分析

2.1不同森林起源下马尾松生长差异

2.1.1树高生长过程马尾松树高生长过程见图1和表2。在马尾松天然林整个生长过程中,连年生长量的最大值出现在15年左右,为0.35m,然后波动下降,在45年以后趋于平缓。平均生长量最大值出现在18~20年之间,为0.34m,平均生长量与连年生长量曲线相交于18年,此后连年生长量均小于平均生长量。在马尾松人工林整个生长过程中,连年生长量最大值出现在10年,为0.38m,早于且大于马尾松天然林,然后波动下降。马尾松人工林平均生长量最大值出现在10年,为0.37m,平均生长量高峰出现的时间比天然林早,且高峰值比天然林大,然后逐渐减小,平均生长量曲线与连年生长量曲线相交于13年左右;树高生长率随年龄的增加而逐渐减小;马尾松人工林平均生长量均高于天然林平均生长量;马尾松人工林连年生长量与天然林生长量曲线有多次相交,20年以后马尾松天然林连年生长量低于人工林连年生长量。

2.1.2胸径生长过程马尾松胸径生长过程见图2和表2。55年前林分胸径的总生长量随龄阶的增大而增大,在林分整个生长过程中胸径生长率随龄阶的增加而减小;在马尾松天然林整个生长过程中,胸径连年生长量最大值出现在15年左右,为0.5cm,然后逐渐波动下降;胸径平均生长量在15年时达到最大值:为0.49cm,胸径平均生长量与连年生长量曲线相交于18年,此后连年生长量均小于平均生长量;马尾松人工林胸径连年生长量在13年时达到最大值,然后在20~40年波动下降,40年以后趋于稳定,连年生长量保持在0.1cm;马尾松人工林胸径连年生长量在35年前均大于天然林胸径连年生长量,35年以后天然林连年生长量高于人工林,人工林胸径平均生长量均大于天然林胸径平均生长量。

2.1.3材积生长过程马尾松材积生长过程见图3和表2。在马尾松天然林整个生长过程中,材积连年生长量在46年左右时达到最大值:为0.0037m3,10~40年是材积生长的速生期,在45年以后天然林材积连年生长量急剧下降,50年以后连年生长量低于0.0015m3;马尾松天然林材积平均生长量在45年时达到最大值,之后缓慢下降,材积平均生长量与连年生长量曲线相交于50年,说明此时马尾松天然林达到数量成熟龄;在马尾松人工林生长过程中,材积的连年生长量最大值出现的要比天然林早,在30年时候达到最大值且比天然林的值要大为0.0038m3,从35年以后人工林连年生长量低于天然林的连年生长量,50年以后连年生长量低于0.001m3;人工林材积平均生长量在40年之前均大于天然林材积平均生长量,材积平均生长量与连年生长量曲线在45年初处相交,此时人工林达到数量成熟龄,要比天然林早5年。

2.2不同森林起源马尾松生长模型拟合生长模型是进行森林经营管理的重要手段,它能够定量研究林木各因子的生长状况,它既可对现实林分的生长状况做出客观地评价,并且还可以对林分各个测树因子将来的变化做出合理的预测。一个理想的生长模型应该符合通用性强,准确度高的要求,同时模型参数应具有生物学意义,符合植物种群的生长规律。本文以胸径、树高、材积分别为因变量,以对应的年龄为自变量,结合马尾松生长规律以及前人的研究成果[16]应用SPSS19.0数据处理软件用以下4个生长模型对马尾松进行拟合。各测树因子拟合结果如见表3、图1和图3。图表中:决定系数(R2)、残差(Q残)可以反映模型的拟合效果。由表3可以看出,4个生长模型的决定系数都大于0.90,相关性高;残差都小于2,精度都较高,但是其中无论是人工林还是天然林,Richards生长模型对马尾松的胸径、树高及材积的拟合决定系数最大且残差最小,因此选择此模型:Y=a(1-ebt)c(式中a为生长极限即环境容纳量,b为生长速率,c为形状参数)作为马尾松天然林与人工林测树因子生长曲线的拟合。

3讨论与结论

该林分树干解析木的生长规律表明:马尾松人工林的胸径和树高平均生长量最大值均出现在15年左右,连年生长量出现在10年左右;马尾松天然林的胸径和树高的平均生长量最大值出现在18年左右,连年生长量的最大值出现在15年左右,此结果与张连金对马尾松人工林首次间伐年龄的研究结果相吻合[14]。从生长曲线来看,整个生长过程与实际生产经营管理情况相吻合;马尾松人工林0~15年为幼林期,在此期间胸径生长缓慢,树高和材积生长较快;15~40年为速生期,在此时期树高、胸径、材积都生长迅速。

作者:刘坤曹林周春国单位:南京林业大学林学院

中南林业科技大学学报责任编辑:杨雪    阅读:人次
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