全 文 ：第 29卷　第 5期 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Vol. 29　 No. 5
　 2009年 10月 Journal o f Central South Univ er sity o f Fo rest ry& Techno log y Oct. 2009　
文章编号: 1673- 923X ( 2009) 05- 0067- 05
椿叶花椒生长规律及林分生产力研究
赵　平 1 ,何友军 2
( 1.国家林业局 中南林业调查规划设计院 ,湖南 长沙 410014; 2.湖南省林业厅 ,湖南 长沙 410007)
摘　要: 　椿叶花椒为湖南重要的速生珍贵乡土阔叶树种 .通过对 23 a生天然林的调查分析 ,发现椿叶花椒的高生长在第 5 a时进入
速生期 , 15 a后生长速度放慢 ;胸径的生长在第 10 a开始进入速生期 , 20 a后胸径生长开始下降 ,其平均连年生长量在 13 a时最大 ,为
1. 05 cm,椿叶花椒材积的生长在 15 a后进入速生期 ,材积的连年生长量在 20 a时达到高峰 ,且持续时间长达 10 a,比胸径连年生长量
的最大值出现时间推迟 8 a;林分生物量不受林分年龄的影响 ,均变现为树干 > 树根 > 树枝 > 树叶这样一条规律 ,且树干生物量占总
生物量的 58%以上 ,林分生产力高于湿地松、杉木 ,这将为湖南省营造椿叶花椒速生丰产林提供科学依据 .
关键词: 　森林培育学 ;椿叶花椒 ;林分生长 ;生产力 ;生物量
中图分类号: 　 S718. 43; Q949. 752. 7　　　　　文献标志码:　 A
Stand Growth and Biomass of Zanthoxylum ailanthoides
ZHAO Ping
1 , HE You-jun
2
( 1. Cent ral South Ins ti tute of Fores t ry Desig ning and Planning , State Fores t ry Administ ration, Changsh a 410014, Hunan, China;
2. Forest ry Depar tment of Hunan Province, Changsh a 410007, Hunan , China)
Abstract: Zanthoxylum a ilanthoides i s a fas t-grow ing and b road-leaved t ree belonging to the local species of Hunan Province.
Inv es tigation and analyses conducted in the paper of th e g row th and p rod uct ivi ty of a 23-year old Zanthoxylum ailan thoides f ores t
show that it s height grow th comes into i t s fas t-growing period in the 5th year and s low s dow n af ter 10 years; that i ts grow th of breas t
diameter speeds up in th e 10th year and slows dow n af ter 10 years , reaching i t s average peak v alue of 1. 05 cm in th e 13th year; th at
i t s grow th of timber v olume mov es in to a fas t-g row ing period in the 15th year, reaching i ts averag e peak value in th e 20th year ( 8
years later than the grow th of breas t diameter) and last ing for 10 years; that it s stand biomass i s not af fected by i ts s tand age because
i t s productivity follow s th e same rule: s tem> root> branch> leaf, and i ts s tem biomass accou nts for more than 58% of the total; and
th at it s s tand p roductivi ty is high er than th at of P inus ell iotti i and Cunnin ghamia lanceolata . This research w ill provide a scien tif ic
basi s for b ui lding up fas t-g row ing and high-yield plantations of Zanthoxylum ai lanthoid es.
Key words: silvicul ture; Zanthox ylum ailan thoides; s tand grow th; prod uctivity; biomas s
椿叶花椒 ( Zanthoxylum ailanthoides Sieb. et Zucc. )属于芸香科花椒属 ,又名樗叶花椒 ,是湖南省一种典
型的速生珍贵乡土阔叶树种 .椿叶花椒对土壤要求不严 ,一般的经营水平 ,树高连年生长量达 1. 03 m.椿叶花
椒纹理直 ,结构细 ,材质轻松 ,不开裂 ,易加工 ,可供家具、胶合板、造纸原料、火柴梗、隔热板片等用 ;果实可作调
味原料 ,种子榨油食用 ,茎、叶、根可治牛痘 ;叶大、刺粗 ,形态奇特 ,供庭园观赏和绿化 [1～ 3 ] .由于椿叶花椒具有
多种利用价值 ,许多学者对其生物学特性、苗木培育技术进行了较为系统的研究 [ 4～ 8] ,但对于林分生长规律及
生产力的研究少见报道 .本文中以湖南通道县椿叶花椒天然林为研究对象 ,进行了大量的样地调查和分析 ,以
收稿日期: 2009-07-10
基金项目: 湖南省林业厅重点项目 ( 2006- 12) .
作者简介: 赵　平 ( 1965- ) ,男 ,河南南阳人 .工程师 ,大学本科 .主要从事城市森林规划调查研究工作 .
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2009. 05. 022
探讨椿叶花椒林分生长规律及生产力 ,为湖南省营造椿叶花椒速生丰产林提供科学依据 .
1　调查区概况
怀化市通道县地连林场 ,海拔 450 m ,坡度 20°～ 45°.土壤为红壤 ,母岩为板岩 ,土层厚度 60～ 100 cm ,腐质
层厚度 5～ 9 cm, pH值 4. 5～ 5. 2.地表植被有白栎 Quercus fabric、茅栗 Castanea seguini i、柃木 Eurya
patentipila、五节芒 Miscanthus f lavidus、蕨类 .伴生乔木有马尾松 Pinus massoniana、杉木 Cunningham ia
lanceolata、观光木 Tsoongiodendron odorum、沉水樟 Cinnamomum micranthum、金叶白兰Michel ia foveolata、翅
夹木 Zenia insignis等 .
2　研究方法
2. 1　样地设置与林分调查
在调查区随机设置临时样地 10个 ,样地面积为 667 m2 .在样地内进行每木调查 .根据每木调查 ,求算林分
平均胸径和平均树高 ,以平均木作为标准木 ,在每个标准地内选伐 3株标准木 ,作树干解析 ,供生长分析及生物
量研究之用 .
采用分层切割法 ,按 2 m区分段称取地上部分各器官 (树干、树枝、树叶 )鲜重以及称取地下部分的鲜重 ,按
随机原则抽取各部分样品 ,带回室内测定其含水量 ,求算各器官的干重 .
2. 2　生物量调查及数据处理
地上部分生物量采用分层截取法测定 .地下部分按 0～ 20 cm , 21～ 40 cm, 41～ 60 cm这样 3层挖出 ,称各层
根的鲜质量 ;同时 ,分细根、小根、大根和根头求得其鲜质量 .对各组分混合取样 ,将样品置于烘箱中 ( 103℃ )烘
干 ,求得其含水率 ,换算出各组分的总生物量 ,然后选取线性模型、多项式模型、指数和对数模型 ,通过 SPSS软
件处理 ,选择最适合椿叶花椒的生物量模型 .根据选择模型 ,求算出各组分回归常数及相关系数 ,然后估测林分
生物量 [9～ 13 ] .
3　结果与分析
3. 1　林木生长规律
3. 1. 1　树高生长
从椿叶花椒树高生长曲线图 1可以看出: 1～ 5 a生时 ,生长缓慢 , 5 a生后进入速生期 , 15 a生后生长速度
减慢 , 20 a生后 ,连年生长量小于 0. 2 m ,树高生长极为缓慢 .
从图 2可知 ,树高连年生长量 HZ ( A )与总平均生长量 HQ ( A )在 13 a前 ,均随年龄的增加而增加 ,但连年生
长量增加的速度较快 ,其值大于平均生长量 .
图 1　树高生长曲线
Fig. 1　 Curve of height growth
图 2　树高 HZ (A )与 HQ (A )关系
Fig. 2　 Relation of HZ (A ) and HQ (A)
　　连年生长量在 10 a生时 ,达到最大值 ,平均生长量在 13 a生时最大值 ,连年生长量达到最大值的时间比平
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均生长量来得早 .
在总平均生长量达到最高峰以后 ,连年生长量永远小于平均生长量 .
同时可以看出 , HZ ( A )升降速度较快 ,而 HQ ( A )比较平缓 . HZ ( A )最大峰值出现在 7～ 12 a生 ,其值达
1. 0 m以上 ,持续时间为 4～ 6 a , HQ ( t )在 13 a生时达到最大值 ,其值达 1. 07 m.
3. 1. 2　胸径生长
从图 3可以看出 ,胸径生长随着年龄的增长而单调增加 .表现为造林后的前 10 a生长较慢 ,经过缓慢生长
阶段 , 10 a生后进入速生期 , 20 a生后生长减慢 , 23 a生时胸径生长达到 23. 05 cm.
从图 4可以看出:胸径平均生长量 DQ ( t )在 17 a生时达到最大值 ,其值为 0. 92 cm;胸径胸径连年生长量
DZ ( t )最大峰值出现在 13 a生 ,其值为 1. 05 cm ,持续时间为 5 a.
胸径平均生长量最大值出现时间比树高平均生长量最大值出现时间推迟 4 a左右 .
图 3　胸径生长曲线
Fig. 3　 Curve of diameter growth
图 4　胸径 DZ (t )与 DQ (t )关系
Fig. 4　Realtion of DZ ( t ) and DQ ( t)
3. 1. 3　材积生长
从图 5可以看出 ,材积生长随生长年龄的增长而单调增加 .表现为造林后的前 15 a生长较慢 ,经过缓慢生
长阶段 , 15 a生后进入速生期 , 23 a生时胸径生长达到 23. 05 cm.
从图 6可以看出:材积连年生长量VZ ( t )在20 a生时达到最大值 ,其值为 0. 016 54 m3 ,持续时间为 10 a,比胸
径连年生长量最大值出现时间推迟 8 a.材积平均生长量 VQ ( t )是随生长年龄增长而单调增长的 .
图 5　材积生长曲线
Fig. 5　 Curve of volume growth
图 6　材积 VZ (t )与 VQ ( t)关系
Fig. 6　 Relat ion of VZ ( t ) and VQ ( t )
3. 1. 4　形数生长
研究发现 ,椿叶花椒胸高形数生长过程为抛物线曲线 ,即胸高形数随年龄增长而减小 ,达到一定年龄阶段
后 又逐渐增加 .其值在 0. 47～ 0. 62范围内变化 ,详见表 1.形数与年龄的生长过程为双曲线函数: 即 f 1. 3=
0. 310 7t+ 1. (见图 7)
69第 5期 赵　平等:椿叶花椒生长规律及林分生产力研究
表 1　树干生长过程总表
Table 1　 Growth process of trunk of Zanthoxylum ailanthoides
年龄
胸径 / cm
总生
长量
平均
生长量
连年
生长量
树高 /m
总生
长量
平均
生长量
连年
生长量
总生
长量
材积 /m3
平均
生长量
连年
生长量
生长率
/%
形数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
5 3. 45 0. 69 0. 69 4. 5 0. 90 0. 90 0. 002 6 0. 000 52 0. 000 52 ( 40) 0. 62
10 8. 55 0. 86 1. 02 10. 6 1. 06 1. 22 0. 028 3 0. 002 83 0. 005 14 33. 27 0. 47
15 13. 70 0. 91 1. 03 13. 7 0. 91 0. 62 0. 094 2 0. 006 28 0. 013 18 21. 52 0. 47
20 17. 65 0. 88 0. 79 15. 2 0. 76 0. 30 0. 176 9 0. 008 84 0. 016 54 12. 20 0. 48
( 23) 18. 30 0. 80 0. 22 15. 8 0. 59 0. 20 0. 211 7 0. 009 20 0. 016 60 5. 97 0. 51
带皮 18. 90 —— —— 16. 0 —— —— 0. 230 4 —— —— —— 0. 51
图 7　形数曲线
Fig. 7　 Curve of form factor
3. 2　林分生物产量及生产力
3. 2. 1　相对生长关系的建立
通过对椿叶花椒各器官生物量与胸径和树高的相
关分析可知 , 椿叶花椒胸径秘树高与各器官生物量关
系密切 ,可作为估测椿叶花椒各器官生物量的重要因
子 .因此 ,以胸径和树高为自变量 ,各器官生物量为因
变量 ,采用多个数学模型进行拟合 ,选择相关系数最大
的作为胸径和树高估测各器官生物量的数学模型 ,最
终确定关系式 W= aDb Hc.根据样木实测资料 ,椿叶花
椒各组分生物量估测模型如下 .
　　树干重量: W 1= 0. 056 6D2. 195 7 H0. 599 3 , r= 0. 97
　　树叶重量: W 2= 0. 030 0D3. 057 6 H- 0. 757 0 , r= 0. 92
　　树枝重量: W 3= 0. 033 1D3. 087 9 H- 0. 687 5 , r= 0. 90
　　树根重量: W 4= 0. 016 5D2. 194 6 H0. 590 9 , r= 0. 94
各式中: D3为林分平均胸径 ; H为林分平均树高 ; r为估测模型相关系数 .
经检验 ,以上估测模型的相关程度均达到显著或极显著水平 .
3. 2. 2　生物量及其分布规律
从表 2可以看出 ,椿叶花椒林分单株生物量和林分生物量随林分年龄的增长而明显上升 , 10 a生时
86. 53 kg·株 - 1 , 20 a生增长至 265. 51 kg· 株 - 1 .林分生物量分别达到 207. 67 t· hm- 2和 398. 26 t· hm- 2 .增
长幅度大 .
不管林分处于何种年龄阶段 ,各组分生物量均存在树干生物量> 树根生物量> 树枝生物量 > 树叶生物量
这样一条规律 .树干生物量占总生物量的比例最大 ,在 58%以上 .
表 2　椿叶花椒生物量及其分配
Table 2　 The component biomass distribut ion of Zanthoxylum ailanthoides
林分年龄 /a 单株生物量 /( kg· 株
- 1 )
树干 树枝 树叶 树根 合计
林分生物量 / ( t· hm- 2 )
树干 树枝 树叶 树根 合计
10
50. 36
( 58. 19% )
12. 73
( 14. 71% )
9. 09
( 10. 51% )
14. 35
( 16. 59% )
86. 53
( 100. 00% )
120. 85 30. 544 21. 83 34. 45 207. 67
20
158. 95
( 59. 87% )
36. 39
( 13. 70% )
25. 02
( 9. 42% )
45. 15
( 17. 00% )
265. 51
( 100. 00% )
238. 43 54. 58 37. 53 67. 72 398. 26
　　　　† 　括号里的数据为各器官占总生物量的比例 .
3. 2. 3　林分生产力
林木通过光合作用每年生产的有机物质 ,除去呼吸消耗 ,其剩余部分称为净生产量 .通常用公式ΔW= (Wa
- Wa - n )n
- 1表示 (单位为 t· hm- 2· a- 1 ) .ΔW是评价某一树种在某一时间内生产力高低或立地条件优劣的主
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要指标 .根据椿叶花椒林分特点 ,取n= 10和 20(n≠ 1) ,Wa - Wa- n= 0时的ΔW作为生产力指标 .式中: Wa为单
位面积现存量 ;Wa- n为 n年前单位面积生物量 .
表 3　林分净生产量
Table 3　 The net growth of biomass
年龄 /a 林分净生产量 /( t· hm
- 2· a- 1)
树干 树枝 树叶 树根 合计
10 12. 09 3. 05 2. 18 3. 44 20. 77
20 11. 92 2. 73 1. 88 3. 39 19. 91
从表 3可以看出 ,不同年龄阶段林分净生产量差异不大 ,达到
19. 91 t· hm- 2· a- 1以上 ,高于杉木中心产区湖南会同相同立地
条件下的 11年生杉木人工林平均生产量 ( 10. 67 t· hm- 2· a- 1 )的
水平 ,同时也高于江苏 12年生最好立地、最佳密度湿地松人工林
净生产量 ( 13. 97 t· hm- 2· a- 1 )的水平 ,但低于湘南山地巨尾桉
人工林 ( 22. 57 t· hm- 2· a- 1 )的水平 .
4　小结
( 1)椿叶花椒树高生长 5 a后进入速生期 , 15 a生后生长减慢 .胸径生长随着年龄的增长而单调增加 , 5 a生
后进入速生期 , 20 a生后生长减慢 .材积生长随年龄的增长而单调增加 , 15 a生后进入速生期 .
( 2)根据样木实测资料 ,建立了椿叶花椒树干、树叶、树枝、树根的生物量估测模型 ,且估测模型的相关程度
均达到显著或极显著水平 .
( 3)椿叶花椒天然林林分单株生物量和林分生物量随林分年龄的增长而明显上升 , 10 a生时 86. 53
kg· 株- 1 , 20 a生增长至 265. 67 kg· 株- 1 .林分生物量分别达到 207. 67 t· hm- 2和 398. 26 t· hm- 2 .增长幅度
大 .不管林分处于何种年龄阶段 ,各组分生物量均存在树干生物量> 树根生物量> 树枝生物量> 树叶生物量这样
一条规律 .
( 4)不同年龄阶段林分净生产量差异不大 ,达到 19. 91 t· hm- 2· a- 1 ,高于杉木中心产区湖南会同相同立
地条件下的 11 a生杉木人工林平均生产量 ( 10. 67 t· hm- 2· a- 1 ) 的水平 ,但低于湖南山地巨尾桉人工林
( 22. 57 t· hm- 2· a- 1 )的水平 .
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[本文编校:欧阳钦 ]
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