鄂西红豆树生长规律研究

林小青　周俊新　曹祖宁

鄂西红豆树生长规律研究

林小青1周俊新1曹祖宁2

（1.福建林业职业技术学院福建南平353000；2.南平市延平区林业局福建南平353000）

利用闽北地区鄂西红豆树树干解析材料，再对单分子方程、逻辑斯蒂方程、广义逻辑斯蒂方程、理查兹方程以及Korf方程进行筛选，确定最优的生长建模方程，建立胸径、树高和材积数学模型，对生长曲线进行分析。结果表明，Ⅰ、Ⅱ类地胸径、树高、材积的连年生长量达到峰值分别为25 a、25 a、35 a，平均生长量达到峰值分别为35 a、35 a、50 a；Ⅰ类地鄂西红豆树胸径、树高、材积平均生长量达到顶峰时的时间与Ⅱ类地的并无差别，平均生长量和连年生长量在数值上有所差别。

鄂西红豆树；生长方程；量化评价；生长规律

鄂西红豆树（Hemsl.etWils），别名花榈木、黑樟、乌樟丝、番红木、花梨木，乔木，属蝶形花科，自然分布于福建、浙江、安徽、四川等省海拔550 m以下的丘陵地带、低山、谷地、溪边树林中[1]。树干矮，生长旺盛，萌芽性强。鄂西红豆树材性优良，木材坚硬细致，纹理美丽，有光泽，为优良的木雕工艺、高级家具、艺术品等用材；种子艳红，为装饰品[2]。鄂西红豆树是我国特有三级珍稀的用材林，天然林资源已经枯竭，目前文献对鄂西红豆树的生长规律还处于探索研究中[3]。本文利用闽北地区的鄂西红豆树平均木的树干解析材料，对其生长过程进行探讨，并探明鄂西红豆树生长的稳定性，为珍稀树种的培育，建立珍稀树种储备基地，为制定适宜的营造林措施提供科学决策。在鄂西红豆树经营过程中要加大人为干扰，根据其生长特性，制定适地适树的营林措施，为鄂西红豆树的合理经营、主伐年龄的确定提供科学决策，也为经济成熟和工艺成熟及经营目标确定合理的采伐年龄。

1 调查地概况

调查地位于闽北地区，介于北纬26°15′—28°19′、东经117°00′—119°17′之间，属中亚温带海洋性季风气候，分布区年均气温在18.4 ℃～19.3 ℃，极限高温42.2 ℃，极限低温-3.2 ℃～3.9 ℃，降水量2 076.9 mm，蒸发量1 978.6 mm，年均湿度82.3%，海拔163 m～310 m，坡度23°～40°，坡向东南，立地质量等级为Ⅰ、Ⅱ级，腐殖层厚度6 cm～20 cm，植被下木主要由铁芒萁组成。

2 研究方法

2.1 资料收集

在闽北地区的鄂西红豆树Ⅰ、Ⅱ类地林分内，选择具有典型性的地段设置标准地，每个区域面积为0.04 hm2，分别在标准地内进行每木调查，调查胸径、树高、枝下高、冠幅、蓄积量等数据[4]。在每一径阶内选取5株样木，绘制树高曲线，查平均胸径对应的树高。以标准地的平均胸径和平均树高为标准，按5%的允许误差区间在Ⅰ、Ⅱ类地内各选择3株解析木进行树干解析。以5 a为龄阶，测算各年阶的胸径、树高和材积，将3株解析木的数值作为研究闽北地区鄂西红豆树的数据材料[5]。

2.2 生长方程的选择和评价

3 结果分析

3.1 方程拟合结果

对闽北地区鄂西红豆树Ⅰ、Ⅱ类地的胸径、树高、材积进行调查，获得基础数据资料，进行数据整理，利用SPSS软件进行建模拟合，可得相关参数，结果如表1～表3[8-9]。

根据获得误差和指数来选择鄂西红豆树生长最优方程，对胸径、树高、材积的方程评价参数进行量化评价[10]。例如，胸径5个方程中，利用5分制，误差最小的给5分，其次4分，剩余的以此类推。而相关指数则相反，相关指数值最大的方程评为5分，其次4分，剩余的以此类推[11]。方程的评价结果见表1～表3的分值项。

表1胸径生长方程参数与评价

类型方程类型abcdSR2EP分值 Ⅰ类地（1）113.565 20.006 1 2.213 50.967 120.68%22.06%6 （2）32.880 823.726 60.118 0 0.962 20.993 831.38%34.63%6 （3）34.581 11.265 70.080 35.190 90.503 20.998 315.74%17.09%14 （4）37.156 90.055 73.039 7 0.336 80.999 20.72%2.91%20 （5）56.834 934.461 51.024 7 0.573 20.997 99.06%11.95%14 Ⅱ类地（1）106.209 20.005 1 1.784 20.966 428.33%29.02%6 （2）26.117 823.552 30.115 4 0.909 80.991 341.23%43.68%8 （3）29.305 22.0060.080 34.374 81.190 00.985 07.67%19.64%10 （4）29.858 10.053 32.967 3 0.286 70.999 13.21%4.31%19 （5）46.677 931.857 70.997 8 0.691 60.995 0-3.04%10.88%17

注：方程（1）～（5）依次指单分子方程、逻辑斯蒂方程、广义逻辑斯蒂方程、理查兹方程以及Korf方程，下同。

表2树高生长方程参数与评价

类型方程类型abcdSR2EP分值 Ⅰ类地（1）43.111 60.012 0 1.134 70.978 212.33%16.68%4 （2）26.814 314.221 20.099 7 0.150 90.997 25.42%8.02%13 （3）28.173 21.643 00.071 63.304 60.353 80.998 52.55%5.32%18 （4）32.417 50.038 71.905 7 0.504 40.997 0-2.76%5.17%15 （5）80.886 711.604 90.576 5 0.71540.993 8-4.11%7.94%10 Ⅱ类地（1）37.787 60.014 9 1.279 40.972 417.62%19.29%4 （2）22.675 414.588 00.099 2 0.430 50.996 94.57%7.03%12 （3）23.992 71.338 20.069 33.894 80.202 50.999 51.5%2.55%19 （4）27.721 30.038 11.935 7 0.293 70.998 6-3.11%5.09%17 （5）68.679 612.182 60.587 3 0.483 30.996 1-4.71%8.07%8

表3材积生长方程参数与评价

类型方程类型abcdSR2EP分值 Ⅰ类地（1）1.691 40.006 3 0.101 10.834 426.12%29.84%5 （2）0.613 84.797 90.132 8 0.015 90.995 828.4%29.81%9 （3）0.636 26.473 30.100 84.198 00.005 10.999 6-8.12%9.83%19 （4）0.661 30.082 213.097 0 0.006 60.999 3-22.43%24.45%15 （5）4.977 926.112 60.612 6 0.049 70.960 01.22%26.84%12 Ⅱ类地（1）1.513 50.005 9 0.087 90.829 020.4%23.95%7 （2）0.563 24.798 90.126 5 0.012 70.996 435.32%38.08%8 （3）0.565 15.367 10.093 24.422 80.003 20.999 8-1.65%4.55%20 （4）0.594 20.074 311.225 1 0.006 10.999 2-21.86%23.26%15 （5）39.00726.943 30.623 7 0.051 60.941 03.63%33.05%10

通过对表中各个参数的比较与评分，可以很直观地看出Ⅰ、Ⅱ类地鄂西红豆树胸径最优生长模型方程均为理查兹方程，树高和材积最优生长模型方程也都是广义逻辑斯蒂方程。

3.2 胸径生长过程

闽北地区Ⅰ、Ⅱ类地鄂西红豆树胸径的生长量相关曲线如图1、图2所示。Ⅰ类地的胸径生长在前10 a生长缓慢，连年生长量不足0.6 cm，10 a后连年生长量增长加快，超过0.6 cm，连年生长量在25 a达到顶峰，峰值为0.93 cm，此时胸径为13.82 cm；平均生长量在前15 a内数值较小，不足0.5 cm，24 a后超过0.6 cm，35 a时平均生长量达到顶峰，其峰值为0.67 cm，此时胸径为24.96 cm。Ⅱ类地胸径在前10 a生长缓慢，连年生长量还不到0.6 cm，25 a时连年生长量达到顶峰，其峰值为0.7 cm，此时胸径为11.35 cm；平均生长量在前15 a内还不到0.4 cm，28 a后超过0.5 cm，并持续到45 a，35 a时平均生长量达到顶峰，其峰值为0.52 cm，此时胸径为19.62 cm。

图1　Ⅰ类地胸径平均生长量和连年生长量

图2　Ⅱ类地胸径平均生长量和连年生长量

3.3 树高生长过程

闽北地区Ⅰ、Ⅱ类地鄂西红豆树树高的生长量相关曲线如图3、图4所示。Ⅰ类地树高前10 a连年生长量还不到0.5 m，10 a后增长加快，超过0.5 m，25 a时达到顶峰，其峰值为0.65 m，此时树高为14.19 m。而Ⅱ类地树高前15 a增长缓慢，还不到0.4 m，树高连年生长量25 a时到达顶峰，其峰值为0.55 m，此时树高为11.36 m。Ⅰ类地平均生长量在35 a时达到顶峰，其峰值为0.5 m；Ⅱ类地平均生长量也在35 a时达到顶峰，其峰值为0.45 m。

图3　Ⅰ类地树高平均生长量和连年生长量

图4　Ⅱ类地树高平均生长量和连年生长量

3.4 材积生长过程

闽北地区Ⅰ、Ⅱ类地鄂西红豆树材积的生长量相关曲线如图5、图6所示。Ⅰ类地材积连年生长量前期增长缓慢，20 a后增长加快，35 a时达到顶峰，其峰值为0.02 m3；材积平均生长量前40 a还不到0.01 m3，40 a后增长加快，生长量增长到55 a。图5中两条曲线相交于50 a，此时材积平均生长量为0.011 1 m3，材积为0.560 7 m3，50 a为Ⅰ类地数量生长成熟龄。Ⅱ类地30 a时材积连年生长量还不到0.001 m3，30 a后增长超过0.015 m3，35 a时达到顶峰，其峰值为0.08 m3。图6中两条曲线相交于50 a，此时材积平均生长量为0.009 3 m3，材积为0.485 3 m3，50 a为Ⅱ类地数量生长成熟龄。

图5　Ⅰ类地材积平均生长量和连年生长量

图6　Ⅱ类地材积平均生长量和连年生长量

4 结语

本研究对5个方程进行量化评价，筛选最佳的方程对闽北地区Ⅰ、Ⅱ类地鄂西红豆树的胸径、树高、材积进行分析，通过平均生长量和连年生长量对鄂西红豆树生长规律进行分析研究。Ⅰ、Ⅱ类地鄂西红豆树胸径平均生长量和连年生长量两条曲线相交于35 a，即35 a时平均生长量达到顶峰。在森林经营期间，35 a左右可进行间伐，满足林木高效生长对养分与立体空间的需要。Ⅰ、Ⅱ类地鄂西红豆树树高平均生长量和连年生长量相交于35 a，即Ⅰ类地与Ⅱ类地鄂西红豆树树高平均生长量达到顶峰时为35 a。Ⅰ、Ⅱ类地鄂西红豆树材积两条曲线相交于50 a，50 a为数量生长成熟龄。由此可知，Ⅰ类地鄂西红豆树胸径、树高、材积平均生长量达到顶峰时的时间与Ⅱ类地的并无差别，只是平均生长量和连年生长量的数值上有所差别。在其经营过程中要加大人为干扰，根据生长特性，制定适地适树的营林措施，为鄂西红豆树的合理经营、主伐年龄的确定提供科学决策，也为经济成熟和工艺成熟及经营目标确定合理的轮伐期，探明了鄂西红豆树的生长规律，为良种选育与推广提供理论依据。

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Study on Growth Law of Red Bean Trees in Western Hubei

Lin Xiaoqing1Zhou Junxin1Cao Zuning2

（1. Fujian Forestry Vocational & Technical College, Nanping, Fujian, 353000; 2. Forestry Bureau in Yanping District in Nanping City, Nanping, Fujian, 353000）

This article uses analytical materials from the trunk of red bean tree in western Hubei in northern Fujian, applies the single-molecule equation, logistic equation, generalized logistic equation, Richards equation and Korf equation to determine the optimal growth modeling equation. Then, the equation can be used to establish mathematical models of diameter at breast height, tree height and volume to analyze the growth curve. Results show that continuous annual growth of diameter at breast height, tree height, and volume of Class I and Class II land reached their peaks of 25a, 25a, and 35a, respectively, and the average growth reached their peak values of 35a, 35a, and 50a, respectively. The average growth time of DBH, tree height, and volume of red bean trees in Class I land in western Hubei is the same as that of Class II land, and the numerical difference is average growth and annual growth.

Red Bean Trees in Western Hubei; growth equation; quantitative evaluation; growth law

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.12.09

S792.99

A

2095-1205(2021)12-24-04

林小青（1982- ），男，汉族，福建福清人，硕士，讲师，研究方向为森林经理。