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浙西南山地日本扁柏人工林生长过程及模型研究

更新时间:2009-03-28

日本扁柏Chamaecyparis obtuse Endl原产日本,被引种栽培于我国青岛、南京、上海、庐山、河南鸡公山、杭州、广州及台湾等地,用作庭园观赏树,被用于江西庐山、浙江南部海拔约1 000 m的地区造林,生长旺盛。庐山植物园自1934年成立以来,一直致力于日本扁柏等优良中高山造林树种的引种和繁育工作,并在庐山大面积推广造林,陆续推广到山东、浙江、福建、安徽、江苏、湖南及江西等省中高山地区试种[1]。日本扁柏作为我国中东部中山地区优良的绿化造林树种,其推广应用情况及其生长适应性已有较多的研究[2-7],其它方面研究较少[6,8]。洪昌端等研究认为日本扁柏适应性广,无论在高山、低丘、平原或沿海均生长良好,且能抗风雪、抗冰冻,耐低温[9-10]。本研究对丽水市莲都区生态林场峰源林区20世纪70年代引种的日本扁柏进行树干解析,研究其生长特性,可为本地区日本扁柏人工林的栽培与抚育管理提供科学指导。

近年来,由于各种因素导致建筑智能化系统在施工过程中并不是十分顺利,先后出现各种不尽如人意的质量问题。其中,系统设计存在许多问题,施工质量欠佳,对于完成部分的质量验收和监管力度不够,这些都会影响建筑智能化系统的质量。提高建筑智能化系统工程质量是所有工作部门共同的责任,智能建筑系统工程本应是我国建筑业的一大进步,相关单位应齐心协力做好每个环节的工作,充分发挥其优势。

1 试验区概况

试验区设在丽水市莲都林场峰源林区,位于浙江省丽水市莲都区的西南。该区属中亚热带季风气候区,地处119°40′24″—119°51′22″E,28°05′24″—28°14′46″N,属洞宫山山脉,海拔600~1 326 m。其年平均气温12℃,极端最高气温30℃,极端最低气温-12℃,日平均气温≥10℃的227d,日平均气温≤0℃的41d,年均降水量2 069.5 mm,年均相对湿度87%,有雾日280d,年平均日照时数1 098 h。试验地位于大山峰林区(119°45′22″E,28°13′48″N),海拔1 150 m,坡向为西南坡,土壤为黄壤。

2 研究方法

2.1 试验方法

1979年从江西庐山引种日本扁柏,采集枝条扦插繁殖,1981年用2年生扦插苗造林,造林密度为3 000~3 300株·hm-2。造林后连续松土抚育4年,1993年间伐抚育1次。2008年遭严重冰冻灾害,有连片压倒、拦腰折断、断稍情况。2016年10月在日本扁柏纯林林分内设置20 m×20 m样地进行每木检测[11],按照平均胸径选取2株无病虫害、树干通直、长势优良的平均木进行测量。伐倒前用指北针确定南北方向,于树干上标记南北方向。样木伐倒后,测量总树高,并沿树高在0.0、1.3 cm处以及1.3 cm以上的2 m分段处各取3~5 cm厚的圆盘(梢头大于1 m时在1 m处取样,梢头不足1 m时丢弃);在圆盘上标记解析木编号、南北方向、以及圆盘编号。抛光后采用万深la-s年轮分析系统测量每一个圆盘上的年轮宽度,计算去皮直径以及3a为一段的直径等指标。采用基于Excel函数及图表工具的树干解析方法[12],分别计算各解析木各年龄阶段的树高、胸径及材积的总生长量、年平均生长量和连年生长量,取平均值研究其生长过程。

2.2 数据处理

各龄阶树高、梢底直径均采用内插法按比例计算,材积生长率采用普雷斯勒生长率公式,各龄阶梢头长度、材积及各因子生长过程值计算采用常规方法[13-14]

The interface state density of the Schottky junction formed by metal semiconductor contact can be measured by the high and low frequency capacitance method[18–20]. The relationship between interface state density and high and low frequency capacitance is shown in Eq. (1):

(2)若施工过程中抓斗卡死,切不可强行提出,可采用高压水或空气排泥的方法排除泥渣及塌方土体,再缓慢提出,必要时用挖竖井的方法取出。

采取3a为龄级进行统计分析,得到36年生日本扁柏标准木的树高、胸径和材积的生长过程见表1。

日本扁柏树高生长规律如表1和图1所示。36年生时树高达到11.36 m,此时年平均生长量和连年生长量分别是0.32 m·a-1、0.25 m·a-1。树高年平均生长量0.17~0.36 m·a-1,第12年时达0.32 m·a-1,之前增加较快,其后变化不大;最大值出现在第24年,达0.36 m·a-1。连年生长量0.17 ~0.58 m·a-1,呈双峰曲线,峰值分别出现在第12年和第 24年,分别为0.57 m·a-1和0.58 m·a-1。树高连年生长量在第12年至第24年出现低峰,与第12年时进行了1次间伐抚育有一定的关系。

式中:y为生长量;x为生长时间; k、a、b均为待定参数[16]。运用DPS数据处理系统,采用麦考特法进行拟合计算。

3 结果与分析

解析木平均胸径、树高、材积分别与树龄建立回归方程,采用逻辑斯蒂( logistic) 模型进行拟合[15],其公式如下:

3.1 树高生长过程

y=k/(1 + ea-bx)

3.2 胸径生长过程

日本扁柏树高、胸径、材积生长过程采用方程y=k/(1+ea-bx)拟合,树高、胸径、材积与树龄的拟合方程分别为y树高=11.5838/(1+e2.845 0-0.159 836x)、y胸径=12.713 8/(1+e3.949 3-0.257 878x)、y材积=0.116 384/(1+e4.830 0-0.166 335x) 。相应的参数k、a、b的值如表2,参数显著性分析如表3, p值均小于等于0.000 1,达到极显著水平,拟合效果较好。

 

表1 日本扁柏人工林生长过程Tab.1 The growth process and model of Chamaecyparis obtuse plantations

  

年龄/a树高/m胸径/cm材积/m3总生长量平均生长量连年生长量总生长量平均生长量连年生长量总生长量平均生长量连年生长量材积生长率/%形数30.520.170.170.000.000.000.000 010.000 000.000 00--61.040.170.170.000.000.000.000 130.000 020.000 04--92.140.240.371.400.160.470.000 500.000 060.000 12-1.44123.850.320.574.260.350.950.003 820.000 320.001 1152.390.70154.980.330.387.010.470.920.010 480.000 700.002 2230.990.55185.850.330.298.680.480.560.018 450.001 020.002 6618.430.54216.850.330.339.840.470.390.026 870.001 280.002 8112.370.52248.600.360.5810.580.440.250.035 520.001 480.002 889.200.47279.240.340.2111.440.420.290.047 610.001 760.004 039.610.50309.890.330.2112.280.410.280.061 050.002 040.004 488.300.523310.600.320.2413.080.400.260.076 600.002 320.005 187.480.543611.360.320.2513.680.380.200.089 470.002 490.004 295.000.53

  

图1 日本扁柏树高总生长量平均生长量与连年生长量

Fig.1 Theheight total growth incrementsmean annual increments and the current annual increment of Chamaecyparis obtuse plantations

  

图2 日本扁柏胸径总生长量平均生长量与连年生长量

Fig.2 The DBH total growthincrementsmean annual increments and the current annual increment of Chamaecyparis obtuse plantations

3.3 材积生长过程

日本扁柏材积生长规律如表1和图3所示。36年生时材积达0.089 47 m3。材积年平均生长量增长缓慢,第36年时为0.002 49 m3·a-1。材积连年生长量逐年上升;至第33年时达最大值,为0.005 18 m3·a-1,其后开始下降。第36年时材积连年生长量为0.004 29 m3·a-1,大于此时年平均生长量,说明此时日本扁柏人工林仍然没有达到数量成熟阶段。

据表1和图4得出:日本扁柏材积生长率下降先快后慢,从第12年的52.39%迅速下降至第21年的12.37%,其后缓慢下降;第36年时下降至最低值,仅为5.00%。胸高形数先快速下降后平稳,从第9年的1.44迅速下降至第15年的0.55,之后基本维持在0.5上下,说明日本扁柏在 15龄阶后的干形基本趋于稳定。

  

图3 日本扁柏材积总生长量平均生长量与连年生长量

Fig.3 The volume total growth increments,mean annual increments and the current annual increment of Chamaecyparis obtuse plantations

3.4 材积生长率与胸高形数

浮萍是单子叶植物纲、浮萍科约30种植物的统称。它们不像常见的花花草草那样长有叶片或茎,浮萍的整个植株都是由小型的叶状体组成的,还有一种叫作“无根萍”的浮萍甚至连根都没有。不过可不要小看它哦!无根萍可拥有一个“世界之最”的头衔呢——世界上已知的最小的种子植物。

  

图4 日本扁柏材积生长率与胸高形数

Fig.4 The volume growth rate and chest high shape number of Chamaecyparis obtuse plantations

3.5 生长过程模型拟合

日本扁柏胸径生长规律如表1和图2所示。36年生时胸径达到13.68 cm,此时年平均生长量和连年生长量分别为0.38 cm·a-1、0.20 cm·a-1。胸径年平均生长量0.16~0.48 cm·a-1,呈单峰曲线,第6年至15年增长迅速;在第18年时达到最大值,其后缓慢下降,变化不大。连年生长量0.20~0.95 cm·a-1,呈单峰曲线,峰值出现在第12年,第6年至12年增长迅速,第12年至24年下降迅速,其后变化不大。

日本扁柏生长模型检验结果见表4。从表4可见,各林龄阶段的预测值与实际值比较接近,树高、胸径、材积各林龄阶段的残差值均较小,预测值能够较好的反应林木的生长情况,拟合方程比较科学,可在实际生产中推广应用。

随着农业综合开发项目、土地整改项目、农业水价改革等工程的实施,渠系不同程度进行新建或改建,渠道的完好率、水的利用率都有所提高,渠道水位流量曲线也发生变化,现今沿用过去的未改建的测流资料,水量有一定的误差,造成测水量水的结果和实际有误差。

 

表2 日本扁柏生长方程的参数Tab.2 The parameters of the growth equation of Chamaecyparis obtuse plantations

  

性状Kab方程系数标准误方程系数标准误方程系数标准误树高11.583 80.461 52.845 00.195 3-0.159 80.014 6胸径12.713 80.479 73.949 30.548 7-0.257 90.038 4材积0.116 40.009 74.830 00.231 4-0.166 30.013 5

 

表3 日本扁柏生长方程参数的方差分析Tab.3 The variance analysis of the growth equation of Chamaecyparis obtuse plantations

  

性状方差来源平方和df均方F值p值树高回归0.010 820.005 41 084.035 00.000 1剩余0.000 090.000 0总的0.010 9110.001 0胸径回归278.399 02139.199 5216.580 50.000 1剩余5.784 490.642 7总的284.183 41125.834 9材积回归155.955 7277.977 8495.888 60.000 1剩余1.415 290.157 2总的157.370 91114.306 4

 

表4 日本扁柏生长方程模型检验Tab.4 Test of growth equation model of Chamaecyparis obtuse plantations

  

年龄/a树高/m胸径/cm材积/m3观察值拟合值残差观察值拟合值残差观察值拟合值残差30.520.99-0.470.000.51-0.510.000 00.001 5-0.001 561.041.53-0.480.001.06-1.060.000 10.002 5-0.002 392.142.28-0.141.402.09-0.690.000 50.004 0-0.003 5

 

续表4 日本扁柏生长方程模型检验Continued Tab.4 Test of growth equation model of Chamaecyparis obtuse plantations

  

年龄/a树高/m胸径/cm材积/m3观察值拟合值残差观察值拟合值残差观察值拟合值残差123.853.280.574.263.790.460.003 80.006 5-0.002 6154.984.520.467.016.100.910.010 50.010 30.000 2185.855.88-0.038.688.470.210.018 40.016 00.002 4216.857.24-0.399.8410.33-0.490.026 90.024 20.002 7248.608.450.1510.5811.49-0.910.035 50.035 10.000 4279.249.42-0.1811.4412.12-0.680.047 60.048 4-0.000 8309.8910.14-0.2612.2812.43-0.150.061 10.062 8-0.001 83310.6010.65-0.0413.0812.580.490.076 60.076 7-0.000 13611.3610.980.3713.6812.651.030.089 50.088 60.000 9

4 结论与讨论

(1)在浙西南海拔1 150 m的山地引种日本扁柏,36年生时平均树高、胸径和材积分别达到了11.36 m、13.68 cm、0.089 47 m3。树高年平均生长量0.17~0.36 m·a-1,第3年至第12年时增长迅速,其后变化不大;树高连年生长量0.17~0.58 m·a-1,呈双峰曲线,峰值分别出现在第12年和第 24年。胸径年平均生长量0.16~0.48 cm·a-1,呈单峰曲线,峰值在第18年;胸径连年生长量0.20~0.95 cm·a-1,呈单峰曲线,峰值在第12年。材积生长率下降先快后慢,从第12年的52.39%迅速下降至第21年的12.37%,其后缓慢下降;第36年时下降至最低值,仅为5.00%。胸高形数先快速下降后平稳,第15年之后基本维持在0.5上下,说明扁柏在15龄阶后的干形基本趋于稳定。

(2)江泽平等[4]研究表明,日本扁柏在浙江、江西等地引种,其材积生长在造林20 a后出现速生,30~40 a为猛增期,一般到40 a后逐渐下降。本研究表明,36年生时日本扁柏材积年平均生长量增长缓慢;连年生长量在第33年时达最大值,为0.005 18 m3·a-1;第36年时材积连年生长量为0.004 29 m3·a-1,仍然大于年平均生长量,没有达到数量成熟期,应及时抚育,加强水肥管理和科学间伐等,对扁柏人工林进行集约经营,以达到最大的经济效益。

(3)日本扁柏生长过程中树高、胸径、材积与树龄的拟合方程分别为y树高=11.583 8/(1+e2.845 0-0.159 836x)、y胸径=12.713 8/(1+e3.949 3-0.257 878x)、y材积=0.116 384/(1+e4.830 0-0.166 335x)。这些模型可以对日本扁柏的树高、胸径和材积进行预测,在实际生产中有一定的指导作用。

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何张齐,季志利,唐丽
《湖南林业科技》 2018年第02期
《湖南林业科技》2018年第02期文献

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