全 文 ：66 林业科技开发 2011 年第 25 卷第 2 期
doi: 10． 3969 / j． issn． 1000－8101． 2011． 02． 017
桂西南地区擎天树人工林生长规律
黄松殿1，段文雯2，苏勇1，秦武明2，韦中绵1，梁机2
( 1．广西南宁良凤江国家森林公园，南宁 530031; 2．广西大学林学院)
摘 要:采用树干解析的方法对桂西南地区擎天树人工林的生长规律进行研究，结果表明: 32 年生擎天树人工林
的树高、胸径、单株材积分别为23． 1 m、23． 4 cm、0． 516 53 m3。树高、胸径连年生长曲线和平均生长曲线均出现多
次相交，且变动幅度剧烈，连年生长量在 24 年前后均出现明显的下降过程。而材积的变动幅度相对要小，在数量
上还未达到成熟。胸径的高生长期、低生长期与树高的年份基本一致，反映了从西双版纳地区引种的擎天树在桂
西南地区生长对当地气候变化十分敏感。所拟合的生长预测模型具有很高的精确度，其中，树高、胸径的最优生长
模型是理查德模型，材积最优生长模型为考尔夫模型。
关键词:擎天树; 树干解析; 生长规律; 生长模型
A study on the growth rhythm of Shorea chinensis plantation in southwest of Guangxi∥HUANG Song-
dian，DUAN Wen-wen，SU Yong，QIN Wu-ming，WEI Zhong-mian，LIANG Ji
Abstract: The growth rhythm of Shorea chinensis plantation in southwest of Guangxi was studied using the method of stem a-
nalysis． The results showed that: the height，DBH and volume of 32-year-old Shorea chinensis plantation were 23． 1 m，
23． 4 cm，0． 516 53 m3，respectively． The annual growth curve of height and DBH intersected with the average growth
curve multiple times and changed drastically，the annual growth decreased obviously around the 24 th year; but the volume
changed relatively less than the height and DBH，and it did’t reach the age of quantitative maturity． The high growth rate
and low growth rate of the DBH consistent with the year of the height growth，it reflected that the Shorea chinensis which was
introduced from Xishuangbanna region was very sensitive to the local climate change in southwest of Guangxi． The growth
forecasting models which were chosen to fit models had high accuracy，and the Richards model was superior to the growth
process of the height and DBH，the Korf model was superior to the growth process of the volume．
Key words: Shorea chinensis; stem analysis; growth rhythm; growth model
First author’s address: Guangxi Nanning Liangfengjiang National Forest Park，Nanning 530031，China
收稿日期: 2010－10－27 修回日期: 2010－11－26
基金项目:广西“十一五”林业科技研究项目“珍贵树种擎天树种质资
源调查与保存、生长规律和木材材性研究”( 编号: 桂林科字 ( 2010 －
19) ) 。
第一作者简介:黄松殿( 1966 － ) ，男，工程师，主要从事森林培育及林
木遗传育种研究。E-mail: wzm123908@ 163． com
擎天树( Shorea chinensis) 又名望天树，龙脑香科
植物，是我国一级保护的珍稀热带季雨林树种，分布
在我国云南、广西两省区热带季雨林中的海拔
1 000 m以下山谷中［1］，在广西境内主要分布于巴马、
龙州、大新、田阳、那坡等地。擎天树因其树干通直圆
满、硬度中等、加工性能良好、出材率高，被广泛应作
为建筑、造船、车厢装修、枕木、家具等材料，还可以合
成各种人造板，具有很好的发展前景［2－3］。
国内外对擎天树的研究始于 21 世纪初，研究主
要限于林分的群落结构特征、前期生长节律、土壤理
化性能、林木遗传多样性等方面，且绝大部分集中在
云南西双版纳地区［4－10］，对桂西南地区擎天树人工林
生长规律的研究尚未见报道。为此，本文对擎天树树
高( H) 、胸径( D) 、材积( V) 与树龄( T) 间的关系进行
研究，并拟合其生长回归模型，通过对胸径、树高、材
积的总生长量、连年生长、年均生长量等指标进行量
化分析，以期阐明擎天树人工林的生长规律。
1 材料与方法
1． 1 试验地概况
试验地位于广西壮族自治区南宁良凤江国家森林
公园内，北纬22°3431″ ～22°4651″，东经108°1514″ ～
108°2222″，属南亚热带南缘季风气候，年平均气温
为21． 6℃，极端最高温度为 40℃，极端最低温度
－ 1． 5℃，≥10℃的年积温在7 600℃以上，年均降雨
量在1 280 mm以上，且多集中在5—9 月，年无霜期达
342 天。试验地平均海拔346 m，平均坡度约25°，地
层以第三系、泥盆系的地层为主，土壤则由该地层中
的不同母岩和母质发育而成，以赤红壤为主，土层平
均厚度在80 cm以上。所设擎天树人工林标准地前茬
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2011 年第 25 卷第 2 期 67
为马尾松纯林，南宁树木园于 1978 年春季采用云南
西双版纳地区的良种擎天树实生苗造林，期间未有过
间伐，调查时林分保存密度为 525 株 /hm2，林分郁闭
度0． 8。林下植被较为丰富，草本层以金毛狗、半边
旗、东方乌毛蕨为优势，此外还少量分布有海金沙、五
节芒等; 灌木层以越南悬钩子、九节 ( Psychotria
rubra) 、大青为优势，还分布有少量的三叉苦、鸭脚木
等。林下植被覆盖度约为50%，枯落物层厚度约为
2 ～ 3 cm。
1． 2 研究方法
在全面调查林分面积及生长情况的基础上，按照
典型选样原则确定擎天树人工林临时标准地 3 块
( 20 m ×20 m) ，对标准地内的林木进行每木检尺后，
选取能代表整个林分平均水平、生长正常的样木 6 株
作为解析木。在解析木伐倒前，用手持罗盘仪在每株
解析木上定出南北向并用粉笔标记，并标记0 m、
1． 3 m处的位置。以2 m为 1 区分段锯取厚度约5 cm
圆盘，并在锯好的圆盘上用红粗笔标明平均木号数、
区分段号等。将圆盘带回实验室按 2 年为 1 个龄阶
进行树干解析测定，采用测树学方法对年轮和直径进
行判别和测量［11］。
1． 3 数据处理
原始数据的分析整理采用 Excel 2003 软件，林木
生长模型的拟合采用 SPSS 17． 0软件。为确保所拟合
的擎天树生长模型具有高精确性，将解析木的胸径、
树高、单株材积数据与树龄进行回归分析，分别采用
具有极高代表性的 7 种林木生长经验模型进行拟合，
分别是:逻辑斯蒂( Logistic) 模型、苏马克( Schumach-
er) 模型、坎派兹 ( Compertz) 模型、考尔夫 ( Korf ) 模
型、理查德 ( Richards) 模型、幂函数( Power) 模型、二
次曲线( Quadratic Curve) 模型［11－18］，将相关性最高、
残差平方和最小者确定为最优模型。
2 结果与分析
2． 1 擎天树人工林生长规律
研究林木的年龄与树高、胸径、材积之间的相关
性，对于掌握该树种在本地区的生长动态，制定有效
的经营措施，提高森林资源的质量和数量有着重要的
现实意义。将擎天树 6 株平均木进行树干解析后，分
别计算各株样木的树高、胸径、材积的总生长量、连年
生长量、平均生长量，最后取其平均值( 见表 1) 。
表 1 擎天树人工林生长过程
年龄 / a
树高 /m 胸径 / cm 材积 /m3
总生
长量
年均生
长量
连年生
长量
总生
长量
年均生
长量
连年生
长量
总生
长量
年均生
长量
连年生
长量
年龄 / a
树高 /m 胸径 / cm 材积 /m3
总生
长量
年均生
长量
连年生
长量
总生
长量
年均生
长量
连年生
长量
总生
长量
年均生
长量
连年生
长量
2 1． 3 0． 65 0． 65 0． 00 0． 00 0． 00 0． 000 06 0． 000 03 0． 000 03 18 13． 3 0． 74 1． 00 13． 40 0． 74 1． 00 0． 087 18 0． 004 84 0． 015 04
4 2． 6 0． 65 0． 65 1． 60 0． 40 0． 80 0． 000 60 0． 000 15 0． 000 27 20 14． 6 0． 73 0． 65 14． 81 0． 74 0． 70 0． 119 55 0． 005 98 0． 016 18
6 4． 0 0． 67 0． 70 3． 01 0． 50 0． 70 0． 001 89 0． 000 32 0． 000 64 22 16． 3 0． 74 0． 85 16． 29 0． 74 0． 75 0． 164 30 0． 007 47 0． 022 38
8 5． 3 0． 66 0． 65 4． 40 0． 55 0． 70 0． 004 36 0． 000 55 0． 001 24 24 18． 3 0． 76 1． 00 18． 30 0． 76 1． 00 0． 228 52 0． 009 52 0． 032 11
10 7． 3 0． 73 1． 00 6． 09 0． 61 0． 85 0． 008 99 0． 000 90 0． 002 31 26 20． 3 0． 78 1． 00 19． 91 0． 77 0． 80 0． 291 92 0． 011 23 0． 031 70
12 8． 6 0． 72 0． 65 7． 91 0． 66 0． 90 0． 019 25 0． 001 60 0． 005 13 28 21． 7 0． 78 0． 70 21． 38 0． 76 0． 75 0． 362 31 0． 012 94 0． 035 19
14 10． 0 0． 71 0． 70 9． 80 0． 70 0． 95 0． 038 23 0． 002 73 0． 009 49 30 22． 4 0． 75 0． 35 22． 67 0． 76 0． 65 0． 456 87 0． 015 23 0． 047 28
16 11． 3 0． 71 0． 65 11． 38 0． 71 0． 80 0． 057 11 0． 003 57 0． 009 44 32 23． 1 0． 72 0． 35 23． 40 0． 73 0． 35 0． 516 53 0． 016 14 0． 029 83
2． 1． 1 树高生长过程
由图 1 可知，擎天树人工林的树高与林龄呈正相
关，32 年树高达到了23． 1 m。在1 ～ 32 年期间，树高
的连年生长量波动较大，前后出现了 4 次生长高峰
期，分别出现在 10 年、18 年、24 年、26 年，连年生长
量均达到了1． 0 m /年，并在 26 年之后迅速下降，到
30 年时连年生长量仅维持在0． 35 m，可见，随着林分
的日趋郁闭，树高的生长接近极限。平均生长量变动
幅度则较为稳定，除了在第 26 ～ 28 年期间达到
0． 78 m的生长峰值外，其他年份维持在0． 7 m左右。
从树高生长的总体曲线来看，擎天树在前 8 年幼林的
生长维持在较稳定的低生长水平，而其他年份则保持
较快的生长速度，年生长量的变动幅度十分剧烈，连
年生长曲线和年均生长曲线出现多次相交，主要原因
可能与当年南宁地区的水热等气候条件的剧烈变化
有关系［19－20］，这反映了从云南西双版纳引进的擎天
树对桂西南地区气候明显变化的极度敏感性。
图 1 擎天树人工林树高生长过程
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
68 林业科技开发 2011 年第 25 卷第 2 期
2． 1． 2 胸径生长过程
由图 2 可知，32 年生擎天树人工林胸径( 去皮)
总生长量达到23． 4 cm，在1 ～ 32 年间，胸径的生长出
现了两个生长高峰期，分别是在 18 年、24 年。这与
树高生长高峰期的年份基本一致，在此期间胸径的连
年生长量达到了1． 0 cm /年，之后均出现了急剧的下
降过程，尤其在 24 年达到峰值后，一直保持下降的趋
势。到 32 年下降到低谷，仅为0． 35 cm /年。随着林
分达到一定的郁闭度后，林木对水、肥、热等竞争日趋
激烈进而影响林木的旺盛生长。胸径的连年生长量
在前 4 年的生长量增幅较大，而在此后相当长的时间
内维持在较高的稳定水平，林木在高生长期内对水、
肥、热等条件的要求相对要高，在此期间应该重视对
林分的经营管理，可在前 4 年对林分进行适当的抚育
施肥，以满足其后期高生长到来时所需营养。
胸径的高生长期、低生长期与树高的年份基本一
致( 如 18 年、24 年) ，且在这些年份南宁地区经历了
极端的天气变化过程［19－20］，反映了从西双版纳地区
引种的擎天树在桂西南地区的生长对当地气候的变
化十分敏感。树高、胸径在 24 年左右的连年生长量
均出现了明显的下降趋势，在此之前对林分进行一定
的抚育间伐是十分必要的，通过改善林木的生长环
境，保证擎天树林分有充足的生长空间，满足林分树
冠等部位的生长发育需要，提高森林资源的数量和质
量，进一步挖掘其生长潜力［21］。
图 2 擎天树人工林胸径生长过程
2． 1． 3 材积生长过程
由图 3 可知，擎天树人工林材积的总生长量、平
均生长量均随着林龄的增加而增加，在 32 年单株材
积( 去皮) 达到了0． 516 53 m3。连年生长量的峰值相
对胸径、树高来得要晚，在 30 年的时候才出现，达到
0． 047 28 m3 /年，之后迅速下降。从平均生长曲线来
看，擎天树单株材积的平均生长量在前 22 年维持在
较低水平，但一直在缓慢增大，后面几年则维持在相
对高的水平，保持在0． 009 ～ 0． 016 m3 /年的水平。在
1 ～ 32 年期间，虽然连年生长曲线与平均生长曲线有
相交的趋势，但连年生长量始终大于平均生长量，说
明擎天树人工林在 32 年生时材积的生长并未达到数
量上的成熟，其数量成熟的年龄还有待进一步研究。
图 3 擎天树人工林单株材积生长过程
2． 2 胸径、树高、材积生长方程的拟合及验证
分别将解析木以 2 个龄级为单位的胸径、树高、
材积之值代入上节所述的 7 种经验林木生长模型，建
立测树因子与树龄间的回归方程。从拟合的结果来
看，7 种经验生长模型的拟合效果都很理想，相关指
数 R2 均在0． 997以上，这充分说明擎天树的测树因子
与林龄间存在着密切的关联性。根据最优原则，将残
差平方和最小、相关指数最大者确定为擎天树人工林
的生长预测模型，详见表 2。从表 2 可知，所确定的
擎天树人工林生长预测模型的拟合效果十分理想，具
有很高的精确度。
表 2 擎天树人工林生长数学模型拟合结果
测树因子 数学模型 拟合方程 残差平方和 R2
树高 理查德 H = 40． 909( 1 － 0． 820e － 0． 043T) 2． 348 2． 004 0． 997
胸径 理查德 D = 36． 876( 1 － 0． 914e － 0． 051T) 2． 273 0． 893 0． 999
材积 考尔夫 V = 112． 546( e － 30． 907T) － 0． 505 0． 001 0． 999
为了进一步验证所拟合预测模型的可靠性，以 2
年为一个龄级，将各龄级的胸径、树高、材积的实测值
与模型的预测值进行对比分析，结果见表 3。
表 3 擎天树人工林胸径、树高和材积生长模型
预测值和实测值对比
树龄
/ a
胸径 / cm 树高 /m 材积 /m3
实测值 预测值 残差 实测值 预测值 残差 实测值 预测值 残差
2 0． 00 0． 70 0． 70 1． 3 1． 6 0． 2 0． 000 0． 000 0． 000
4 1． 60 1． 65 0． 05 2． 6 2． 7 0． 0 0． 001 0． 000 － 0． 001
6 3． 01 3． 00 － 0． 01 4． 0 4． 1 － 0． 1 0． 002 0． 000 － 0． 001
8 4． 40 4． 39 － 0． 01 5． 3 5． 6 0． 0 0． 004 0． 002 － 0． 002
10 6． 09 6． 04 － 0． 05 7． 3 7． 2 － 0． 5 0． 009 0． 007 － 0． 002
12 7． 91 7． 79 － 0． 12 8． 6 8． 9 － 0． 2 0． 019 0． 017 － 0． 002
14 9． 80 9． 57 － 0． 23 10． 0 10． 6 0． 1 0． 038 0． 032 － 0． 006
16 11． 38 11． 37 － 0． 01 11． 3 12． 4 0． 5 0． 057 0． 055 － 0． 002
18 13． 40 13． 14 － 0． 26 13． 3 14． 1 0． 1 0． 087 0． 086 － 0． 001
20 14． 81 14． 86 0． 05 14． 6 15． 8 0． 4 0． 120 0． 124 0． 005
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2011 年第 25 卷第 2 期 69
续表 3
树龄
/ a
胸径 / cm 树高 /m 材积 /m3
实测值 预测值 残差 实测值 预测值 残差 实测值 预测值 残差
22 16． 29 16． 52 0． 23 16． 3 17． 4 0． 3 0． 164 0． 171 0． 007
24 18． 30 18． 10 － 0． 20 18． 3 19． 0 － 0． 1 0． 229 0． 226 － 0． 002
26 19． 91 19． 60 － 0． 31 20． 3 20． 5 － 0． 6 0． 292 0． 289 － 0． 003
28 21． 38 21． 22 － 0． 16 21． 7 22． 0 － 0． 6 0． 362 0． 360 － 0． 002
30 22． 67 22． 54 － 0． 13 22． 4 23． 3 0． 0 0． 457 0． 439 － 0． 018
32 23． 40 23． 57 0． 17 23． 1 24． 6 0． 6 0． 517 0． 524 0． 007
从表 3 可知，预测值与实测值之间非常接近，各
测树因子在不同树龄间的残差值都是很小的，且以材
积的预测值最为接近，所拟合出来的生长预测模型可
用于实际的生产中。
3 讨 论
擎天树作为优良的用材林乡土速生树种，32 年
生人工林的树高、胸径、单株材积分别达到23． 1 m、
23． 4 cm、0． 516 m3。其生长规律表明，在前 4 年对其
进行适当的抚育施肥是十分必要的，以满足其高生长
到来时的养分需要。树高、胸径的连年生长量从 24
年出现明显的下降过程，为了改善林木的生长空间环
境，进一步提高森林资源的数量和质量，应该在林分
高生长期结束之前对其进行适当的抚育间伐。树高、
胸径连年生长曲线和平均生长曲线出现了多次相交，
变动幅度较为剧烈，材积的变动幅度则相对要小，且
材积的平均生长量仍呈持续生长的趋势，材积在数量
上还未达到数量上的成熟，其成熟期还有待进一步研
究。胸径的高生长期、低生长期与树高的年份基本一
致，且受当地不同年份气候条件变化的影响较为明
显，反映了从西双版纳地区引种的擎天树在桂西南地
区的生长对当地气候变化的敏感性。
擎天树的测树因子与树龄间存在着密切的联系，
根据对样木树干解析获得的数据，建立了擎天树人工
林胸径、树高、材积与树龄间的数学模型。经过相关
性检验及残差分析，结果表明，所拟合的生长预测模
型具有很高的精确度，可适用于实际生产当中。
林木的生长受立地条件、林分密度、营造林措施、
林种结构等影响较大，同一树种在不同地域的生长表
现存在较大的差异性，应予以区别对待。另外，当时
所采用的造林苗木是实生苗，未经过严格的良种选
育，且过去 30 多年的营林水平较低，因此本研究所获
得的林分生长量只能反映当时当地的营林水平，随着
近年来林木遗传改良、营造林技术等的飞速发展，擎
天树人工林的生长速度及林分质量已有较大的提高，
并且主伐年龄在缩短。
作为当地重要的珍贵乡土树种，擎天树具有巨大
的发展潜力，尤其在当前广西正在大面积发展桉树速
生丰产林的时期，适度发展当地珍贵乡土树种对于维
护地区的生物多样性，改善当地的生态环境，实现林
业的可持续发展具有重要的现实意义。而通过对擎
天树人工林生长规律的研究结果将为该树种今后的
科学经营提供科学依据。
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( 责任编辑 吴祝华)
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