全 文 ：祁连圆柏生长特性研究
赵维俊1，敬文茂1，2，刘贤德1，张学龙1
( 1．甘肃省祁连山水源涵养林研究院，甘肃张掖 734000; 2．甘肃农业大学林学院，甘肃兰州 730070)
摘要 ［目的］为祁连圆柏的抚育改造和管理提供理论依据。［方法］对祁连山寺大隆林区的祁连圆柏林分进行调查，选择标准木进行
树干解析，分析祁连圆柏林分的生长过程。［结果］树高、胸径和材积连年生长量达到峰值的时间分别是 80、120和 200年。其生长遵循
一定规律，自变量树高总生长量与因变量年龄的曲线模型为 y = e( 2． 459 8 － 61． 206 /x) ( R2 = 0． 982) ，胸径总生长量随年龄变化曲线模型为 y =
e( 3． 329 4 － 124． 00 /x) ( R2 = 0． 946) ，材积总生长量与年龄的回归方程为 y = 2． 2 × 10 －8 x2． 770 7 ( R2 = 0． 994)。［结论］祁连圆柏的生长遵循一定的
规律。
关键词 祁连圆柏;生长特性;曲线模型
中图分类号 S718． 43 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611( 2011) 10 －05847 －02
Research on the Growth Characteristics of Sabina
ZHAO Wei-jun et al ( Institute of Water Conservation Forest in Qilian Mountains，Zhangye，Gansu 734000)
Abstract ［Objective］The theoretical basis of the improvement and management of Sabina was provided through the research． ［Method］The
stand of Qilian Sabina in the Sidalong Forest Zone in Qilian Mountain was investigated the growth processing of the tree was mastered through the
analysis of the standard tree selected． ［Results］The time of the peak value of annual growth amount the height，the diameter and the volume was
in the 80th，120th and 200th year． The growth the tree followed a certain law and the curve model of total growth amount of the independent varia-
ble-tree height and the dependent variable-age was y = e( 2． 459 8 － 61． 206 /x) ( R2 = 0． 982) ; total diameter and age，y = e( 3． 329 4 － 124． 00 /x) ( R2 = 0． 946) and
the regression equation of total volume growth amount and age was y =2． 2 ×10 －8x2． 770 7 ( R2 = 0． 994) ． ［Conclusion］There was a certain law in
the processing of Qilian sabina．
Key words Sabina; Growth characteristics; Curve model
基金项目 林业公益性行业科研专项( 200804006 / rhh － 07 ) ; 林业公益
性行业科研专项( 200904022 － 4) 共同资助。
作者简介 赵维俊( 1981 － ) ，男，甘肃靖远人，实习研究员，硕士，从事
森林生态研究，E-mail: zhaoweijun1019@ 126． com。
收稿日期 2011-01-10
祁连山水源涵养林是我国西北干旱半干旱区典型的山
地森林，位于青藏高原、黄土高原和蒙新荒漠的交汇处，处在
“冰源水库”和河川水系之间，是河西走廊绿洲生态系统的生
命之源，不仅具有拦蓄降水、缩小温差、保持土壤水分等作
用，而且具有十分显著的消洪补枯、涵养水源、保持水土的水
文生态作用。祁连圆柏是祁连山林区亚高山暗针叶林带中
惟一分布在阳坡或半阳坡上的森林类型［1］，虽森林覆盖率较
低，但作为分布区内干旱地区森林群落阳坡的主要建群种，
在高山草甸和沙漠草原占统治地位的高原面上和高原边上
不连续地成岛屿状分散分布着，是祁连山重要的水源涵养
林。由于所占地形部位的环境条件较差，一般生长发育不
良，呈稀疏分布，且低矮扭曲。笔者根据祁连山祁连圆柏林
分调查和标准木的解析，分析祁连圆柏林分的生长过程，拟
合了其生长曲线，从而为祁连圆柏的抚育改造和管理提供理
论依据。
1 材料与方法
1． 1 研究区概况 研究区域为祁连山自然保护区的寺大隆
林区，位于 99°31 ～ 100°15E，38°14 ～ 38°44N。林区 1月份
均温 －13． 3 ℃，7月均温 11． 8 ℃ ，年平均气温 0． 5 ℃，年降
水量 440． 58 mm，年蒸发量 1 058． 2 mm，年平均相对湿度为
58%，属温带高寒半干旱气候。土壤主要是山地森林灰褐
土。因生长环境条件的限制，乔木层比较单一，很少有其他
树种伴生其中。灌木层常见的植物有金露梅( Potentilla fruti-
cosa) 、短叶锦鸡儿 ( Carasana aubia) 、鬼箭锦鸡儿 ( Caragana
jubata) 、刚毛忍冬 ( Lonicera hiapida) 、高山绣线菊 ( Spiraea
aipina) 等，植被覆盖度约为 40%。植物以禾本科植物为主，
数量较多的有垂穗披碱草( c1ine1umus nutans) 、短颖鹅冠草
( Roegneria brevig1umis) 等，其次为披针苔( Carexlanceolata) 、
红棕苔 ( Cdigyna ) 、北方嵩草 ( Kobresianrllstfii ) 、矮嵩草
( Khumilie) 、以及绢绒火草( Leontopodium amithianum) 、高山
唐 松 草 ( Thalictrumalpinvm ) 、宽 叶 棘 豆 ( Oxytropis
1atibracteata) 等。样地选在祁连山寺大隆保护区天涝池黑洼
森林效益试验地，该样地保护最完整，林相也比较完整，人类
影响较小，是该区比较典型的林型。
1． 2 研究方法 在试验地顺坡设立临时标准地，标准地的
大小设为 20 m × 30 m，斜坡面积 600 m2，投影面积为 491． 5
m2，相当于 0． 049 15 hm2。对标准地海拔、坡向、坡位和林木
的树高、胸径、年龄、冠幅及病虫害情况进行调查。在样地选
择 3株标准木伐倒，调查记录伐倒木的胸径、树高、1 /4、1 /2、
3 /4处的树干直径、树皮厚度，然后对伐倒木以 2 m 为区分
段，每段锯 1个解析盘，并在室内进行圆盘测量和计算年龄、
带皮胸径和带皮材积［2 －3］。
2 结果与分析
2． 1 生长过程分析 从图 1可以看出，祁连圆柏生长 20 年
时的树高平均生长量和树高连年生长量分别为 0． 042 和
0． 041 m/年，比生长 10年的树高生长量增加了 1 倍，此时树
木生长开始进入速生期。原因是祁连圆柏生长在阳坡、半阳
坡，土壤浅层含水量偏低，使得植物根系在土壤浅层吸收不
到生长所需的水分，因此林木生长初期比较缓慢，因为祁连
圆柏的深根性，生长到 20年时大多林木生长较快。
树高平均生长量和树高连年生长量在生长到 80年时达
到高峰，此时树高平均生长量和树高连年生长量数值分别为
0． 070、0． 075 m/年。其后，树高平均生长量和树高连年生长
量减缓，呈递减趋势。
从图 2看出，祁连圆柏的胸径平均生长量和胸径连年生
长量在 40年后开始加快，分别比第 30 年的生长量增加了
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2011，39( 10) : 5847 － 5848 责任编辑 朱新秀 责任校对 傅真治
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.10.203
90． 5%和 110． 5%，第 40年的胸径平均生长量和胸径连年生
长量数值均为 0． 040 cm/年。胸径连年生长量在第 120年达
到峰值，其后胸径连年生长量变化逐渐平缓，第 40 ～ 120 年
胸径连年生长量平均值为 0． 061 cm/年。胸径连年生长量大
的变化，一方面反应了林木对营养空间的需求量较大，另一
方面也说明了祁连圆柏的寿命很长。
图 1 祁连圆柏树高生长过程
Fig． 1 Tree height growth process of Sabina przewalskii
图 2 祁连圆柏胸径生长过程
Fig． 2 DBH growth process of Sabina przewalskii
祁连圆柏材积平均生长量和连年生长量的峰值出现较
树高和胸径晚，材积生长的快慢取决于树高和胸径两个重要
因子。一般情况下，祁连圆柏材积连年生长量峰值出现在
200年左右。从图 3可以看出，祁连圆柏材积连年生长总量
出现 2个峰值，即生长期的第 200和第 320年，在第 200年出
现波动并不是祁连圆柏树种本身特性所决定的。原因可能
是个体获得养分含量减少和水分因子的限制。一般情况下，
祁连圆柏的材积连年生长量峰值出现在 200年，此后材积生
长量趋于缓慢增长阶段。
图 3 祁连圆柏材积生长过程
Fig． 3 Volume growth process of Sabina przewalskii
2． 2 生长方程拟合 树木的生长方程作为描述林木大小的
随年龄变化的模型，可以反映树木生长的规律性。根据经验
和树木的生长规律［4 －6］，林分树高总生长量模型选取二次多
项式、幂函数和 S 曲线 3 种模型，以年龄为自变量进行曲线
估计。选择拟合优度最高且能很好地反应祁连圆柏生长的
生物学特性，随着年龄增长，树木生长呈“缓慢 －旺盛 －缓
慢”的过程) 的 S曲线，其相关系数为 0． 982，回归方程对样本
数据点拟合优度［7 －8］。
回归方程为: y = e( 2． 459 8 －61． 206 0 /x) ，R2 = 0． 982，其中 x为年
龄，y为树高总生长量。
同理，求出祁连圆柏胸径总生长量与年龄的最佳曲线方
程: y = e( 3． 329 4 －124． 00 /x) ，R2 = 0． 946
其中，x为年龄，y为胸径总生长量。
而祁连圆柏材积总生长量与年龄的最佳拟合曲线为幂
函数曲线模型，其回归方程为:
y =2． 2 ×10 －8x2． 770 7，R2 = 0． 994
其中，x为自变量年龄，y为因变量材积。
3 结论与讨论
( 1) 祁连圆柏生长环境光照有余，水分亏缺，低湿干旱，
低温高寒，使得祁连圆柏生长缓慢，生长到第 80 年时，其树
高连年生长量达到峰值，而胸径连年生长量生长到第 120 年
才达到峰值，材积连年生长量峰值滞后与树高和胸径的连年
生长量，峰值出现在 200 年，因此把祁连圆柏的材积数量成
熟年龄定为 200年。
( 2) 祁连圆柏树高、胸径和材积遵循一定的生长规律，拟
合树高、胸径和材积的方程得:
树高 /年龄 y = e( 2． 459 8 －61． 206 / x) ，R2 = 0． 982
胸径 /年龄 y = e( 3． 329 4 －124． 00 /x) ，R2 = 0． 946
材积 /年龄 y =2． 2 ×10 －8 x2． 770 7，R2 = 0． 994
因为该研究区属于自然保护区，禁止砍伐林木，因此，仅
提供了 3棵解析木的数据资料，使用的建模数据较少，未进
行方程适用性检验，只凭经验估计所选的模型是较适合的，
存在一定的局限性，还有待于今后在实践中检验、修正和进
一步完善。
( 3) 祁连圆柏生长过程中由于气象因子的突变或受到病
虫害的危害，影响了树木的正常生长发育规律，树高生长表
现在生长量的大小上，胸径生长表现在每年生长的年轮宽窄
不一样，或形成假年轮，需要在研究方法上继续完善。
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