日本落叶松在汉中地区生长规律初步研究

黎彦章，文双全*，李 静，秦 珊，林有毅，贺文静

(1．汉中市林业科学研究所,陕西 汉中 723000；2.汉中市黎坪实验林场，陕西 南郑 723100)

日本落叶松(Larixkaempferi)原产日本本州岛中部山区，属温带喜冷湿树种，世界各国经过150年的引种试种，已证明日本落叶松具有容易繁殖、开花结实较早、生长快、干形好、适应范围广的特点[1]，因而被公认为短周期用材树种，受到北半球许多国家的高度重视，成为高海拔湿冷山区重要的优良造林树种。我国1960年首先从朝鲜引进试种，在海拔1 250～1 600 m的采伐迹地上造林，表现为生长快、干形好、郁闭早、林相整齐等特点，具有较大的生产潜力[2-3]。

汉中地区地处秦巴山之间，从20世纪50年代至90年代末，秦巴山林区森林被过度采伐，面积减少约12万hm2，资源贮量下降了70%。由于日本落叶松自然分布的地理位置与我国山东省沂蒙山区相对应，而主要气候因子则与秦岭、大巴山和武陵山区相似，从20世纪70年代中期开始，陕西省林业厅在分布于秦巴山区的直属林场和部分县属林场陆续引种日本落叶松，在采伐迹地更新造林，根据陕西省林业厅专项调查，造林面积1.527万hm2[4]。本次调查的日本落叶松人工林是汉中市黎坪实验林场于1988年造林，面积55 hm2。20世纪90年代末天然林保护工程实施，2003年国家南水北调中线工程开工，秦巴山林区位于水源涵养区，全面禁伐，日本落叶松的经营目标由原来的短周期材用林转变为长周期生态林。

本次从人工林中选取平均木作解析木，研究日本落叶松在汉中地区的生长规律，为将日本落叶松作为长周期生态林经营提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 试验区自然概况

汉中市黎坪实验林场地处汉中市南郑区元坝镇，属亚热带湿润季风气候区，海拔1 350～1 800 m，年平均温度11.4 ℃，全年≥10 ℃活动积温3 800 ℃，无霜期221～254 d，年平均降水量1 100 mm，冬春降雨量少，夏秋降雨量多，年平均日照时数1 500～1 600 h。

调查样地位于黎坪实验林场炮坪第2小班，海拔1 430 m，小班面积1 hm2，郁闭度0.9，1988年造林，密度为1 290株·hm-2。土壤为黄棕壤，肥力中等，PH值6.5～7.0。林下灌木有悬钩子、山梅花等，草本层有苔草、菊科植物、苔藓、厥类，从林缘到林中心灌木草本逐渐减少。

1.2 试验林调查

调查于2017年6月进行，确定小班中生长正常的20株观测株，根据观测株的平均胸径选取平均木1株作为解析木，测量树高、胸径、冠幅，解析木按照2 m区分段截取圆盘，采用2 a为1个龄阶进行树干解析和材积求算，用常规方法对圆盘进行年轮、直径的判别和测定[5]。

1.3 数据处理

用Excel对胸径、地径、树高及材积生长量进行统计, 用MATLAB2013R，调用最小二乘法多项式曲线拟合polyfit函数建立生长量模型、polyval、polyconf函数进行模型预测及误差估计。

2 结果与分析

通过对日本落叶松的材积生长量、胸径生长量、地径生长量和树高生长量进行分析，拟合出日本落叶松材积、胸径、地径、树高总生长量与树龄曲线图和数学模型。通过曲线图和模型预测图判别生长规律。

2.1 材积生长量模型

2.1.1 材积生长拟合图及生长量模型

(1)材积生长量拟合图(图1)。经计算材积生长量模型为：

y=0.000 5t2+0.009 7t+0.027 4

(1)

图1 日本落叶松材积与树龄拟合图

(2)模型检验结果。进行回归效果的F检验，经计算，决定系数r2=0.998 1，F1=6 209.0，F0.05=4.747 2，F1≫F0.05，且r2接近于1；材积生长量模型达到极显著，模型成立。

(3)模型预测值及预测图(图2)。利用模型(1)对材积生长量预测，并作出0.95置信区间(表1)。

表1材积生长量预测结果

图2 模型预测图

2.1.2 材积生长规律 材积生长同时受到胸径和树高生长的影响，从图1和材积生长量模型表明：材积平均生长量呈现抛物线性上升趋势，前6年材积增长较缓，第7年至第29年快速增长，趋势向上，表明日本落叶松在第29年未达到数量成熟年龄，材积生长潜力大。

2.2 胸径生长量模型

2.2.1 胸径生长拟合图及生长量模型

(1)胸径生长量拟合图(图3)。经计算胸径生长量模型为：

图3 日本落叶松胸径与树龄拟合图

y=0.001 7t3-0.106 5t2+2.498 7t-1.798 8

(2)

(2)模型检验结果。进行回归效果的F检验经计算，决定系数r2=0.999 4，F2=21 498.0，F0.05=4.747 2，F2≫F0.05，且r2接近于1；胸径生长量模型达到极显著，模型成立。

(3)模型预测值及预测图(图4)。利用模型(2)对胸径生长量预测，并作出0.95置信区间(表2)。

表2胸径生长量预测结果

图4 胸径模型预测值与预测图

2.2.2 胸径生长规律分析 从图3和胸径生长量模型表明：胸径前15年快速增长，第16年开始至第29年增速有所减缓，但仍呈强劲上升趋势。

2.3 地径生长量模型

2.3.1 地径生长拟合图及生长量模型

(1)地径生长量拟合图(图5)。经计算地径生长量模型为：

y=0.002 0t3-0.128 0t2+2.878 4t-0.467 6

(3)

图5 日本落叶松地径与树龄拟合图

(2)模型检验结果。进行回归效果的F检验，经计算，决定系数r2=0.999 0，F3=11 528.0，F0.05=4.747 2，F3≫F0.05，且r2接近于1；地径生长量模型达到极显著，模型成立。

(3)模型预测值及预测图(图6)。利用模型(3)对地径生长量预测，并作出0.95置信区间(表3)。

表3地径生长量预测结果

图6 地径模型预测值与预测图

2.3.2 地径生长规律分析 从图5和地径生长量模型表明：地径生长与胸径生长同步，前15年快速增长，第16年开始至第29年增速减缓但仍呈上升趋势。

2.4 树高生长量模型

2.4.1 树高生长拟合图及生长量模型

(1)树高生长量拟合图(图7)。经计算，树高生长量模型为：

y=0.000 1t3-0.030 3t2+1.589 2t+0.023 1

(4)

图7 日本落叶松树高与树龄拟合图

(2)模型检验结果。进行回归效果F检验，经计算，决定系数r2=0.997 9，F4=4 818.2，F0.05=4.964 6，F4≫F0.05，且r2接近于1；树高生长量模型达到极显著，模型成立。

(3)模型预测值及预测图(图8)。利用模型(4)对树高生长量预测，并作出0.95置信区间(表4)。

表4树高生长量预测结果

2.4.2 树高生长规律分析 从图4和树高生长量模型表明：树高前15年快速增长，第16年后增速减缓，但仍呈上升趋势。

图8 树高模型预测值与预测图

3 结论与讨论

(1) 日本落叶松在汉中生长快且稳定，有较强的适应性，适宜作为汉中地区高海拔冷湿山区造林树种。

(2)日本落叶松在汉中地区的生长过程拟合图与生长量模型表明：胸径、地径和树高生长量在前15年一直快速增长，材积生长量从第7年起呈快速增长趋势。表明，生长29年的日本落叶松正处于生长旺盛期，未达到数量成熟年龄，能够作为长周期生态林树种发挥生态功能。

(3)对汉中地区日本落叶松人工林数量成熟年龄有待进一步观测研究。

参考文献:

[1] 祁万宜,黄成名,应中华,等.日本落叶松林分和基因资源保存林研究[J].湖北林业科技,2006(6):10-14.

[2] 董健,赵文华,黄国学,等.日本落叶松良种选育的现状及发展对策[J].辽宁林业科技,2003(6):27-29.

[3] 王贺新,朱教君,陈英敏,等.辽宁东部山区高龄日本落叶松林的生长分析[J].林业科学研究,2005,18(5):524-529.

[4] 陕西省林业厅.外来物种日本落叶松入侵大熊猫栖息地调查[R].2015.

[5] 孟宪宇.测树学[M].北京:中国林业出版社,1996．