全 文 ：第 v|卷 专刊 t
u s s v年 tu 月
林 业 科 学
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⁄¨ ¦qou s s v
福建省火炬松人工林生长特性的研究 3
潘 辉tl 朱 炜wl 鲍晓红xl 包战雄ul
k福建省林业科学研究院 福州 vxsstul k福建省林业调查规划院 福州 vxsssvl
王丽梅vl
k福建农林大学林学院 南平 vxvsstl
摘 要 } 对福建省火炬松人工林生长特性以及不同栽培区火炬松的生长规律进行了对比分析 ∀结果表明 }
•¬¦«¤µ§¶函数是福建省火炬松优势木生长的最佳模型 ~对树高曲线方程而言 oη € αs δαt最符合火炬松树高随直
径变化的规律 ∀随着栽培区适宜程度的降低 o火炬松胸径生长量随之降低 o胸径平均生长量 !材积连年生长量
达到最大值的年龄也随之提早 ∀
关键词 } 火炬松 o生长特性 o生长规律
收稿日期 }ussv p sv p tt ∀
基金项目 }福建省世界银行造林项目资助重点科研项目k闽林科 t||v p txl ∀
3 tl !ul !vl !wl !xl为作者排序 ∀潘辉现为福建农林大学林学院在读博士 ∀
ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΓΡ ΟΩΤΗ ΧΗΑΡΑΧΤΕΡΙΣΤΙΧΣ ΟΦ ΠΙΝΥΣ ΤΑΕ∆Α
ΠΛΑΝΤΑΤΙΟΝ ΓΡ ΟΩΝ ΙΝ ΦΥϑΙΑΝ ΠΡ ΟςΙΝΧΕ
°¤± ‹∏¬tl «∏ • ¬¨wl …¤² ÷¬¤²«²±ªxl
k Φυϕιαν Αχαδεµψοφ Φορεστρψ Φυζηουvxsstul
…¤² «¤±¬¬²±ªul
k ΦορεστρψΙνϖεστιγατε ∆εσιγνινγ Αχαδεµψοφ Φυϕιαν Προϖινχε Φυζηουvxsssvl
• ¤±ª¬°¨ ¬vl
k Φορεστρψ Χολλεγε οφ Φυϕιαν Αγριχυλτυρε ανδ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Νανπινγvxvsstl
Αβστραχτ } …¤¶¨§²±·«¨ ¦²±·µ¤¶·¤±§¤±¤¯¼¶¬¶²©·«¨ ªµ²º·«¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶¤±§³¤·¨µ±¶²© Πινυσταεδα ³¯¤±·¤·¬²±¬±§¬©©¨µ2
±¨·³¯¤±·¬±ª½²±¨ ¶¬± ƒ∏­¬¤± °µ²√¬±¦¨ o·«¨ µ¨¶∏¯·¶¶«²º¨ §·«¤·o•¬¦«¤µ§¶©∏±¦·¬²± º¤¶·«¨ ¥¨¶·°²§¨¯©²µªµ²º·«²©·«¨ §²°¬2
±¤±··µ¨ ¶¨²© Πινυσταεδᬱ ƒ∏­¬¤± °µ²√¬±¦¨ q׫¨ «¨¬ª«·¦∏µ√¨ ¨´ ∏¤·¬²± η€ αs δαt º¤¶°²¶·¤¦¦²µ§¤±··«¨ ³¤·¨µ±²©«¨¬ª«·
º¬·« ∆ΒΗq•¬·«·«¨ §¨¦µ¨¤¶¨ ²©¶∏¬·¤¥¯¨ §¨ªµ¨¨²© ³¯¤±·¬±ª½²±¨ ¶o·«¨ ∆ΒΗ¬±¦µ¨°¨ ±·§¨¦µ¨¤¶¨§o¤±§·«¨ ¼¨ ¤µº«¨ ±·«¨
°¨ ¤± ∆ΒΗ¬±¦µ¨°¨ ±·¤±§¦∏µµ¨±·¤±±∏¤¯ √²¯∏°¨ ¬±¦µ¨°¨ ±·º¤¶°¤¬¬°∏° µ¨¤¦«¨§ ¤¨µ¯¬¨µq
Κεψ ωορδσ} ΠινυσταεδαoŠµ²º·«¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶oŠµ²º·«³¤·¨µ±
火炬松k Πινυσταεδαl原产美国东南部 o由于其具有生长迅速 !适应性广 !育苗造林容易等特点 o在我
国被广泛引种造林 ∀福建省现有火炬松造林面积近 tx sss «°u o火炬松已成为继马尾松k Πινυσ µασσονι2
αναl !湿地松k Πινυσ ελλιοττιιl后的第三大松类造林树种 ∀尽管有关火炬松生长发育的文献很多k潘志刚
等 ot||t ~潘志刚 ot||u ~龙应忠等 ot||w ~费世民 ot||x ~沈家智 ot||x ~孙翠玲 ot||x ~童方平等 ot||z ~迟健
等 ot|||l o但关于福建省火炬松生长特性方面的报道并不多见 o尤其是在福建省火炬松的适生范围进行
栽培区划后k潘辉等 ousstl o各个区域的生长发育状况是否一致以及差异如何成为一个值得探讨的研究
内容 ∀本文研究了福建省火炬松的生长特性并对比分析了不同栽培适宜区火炬松人工林分的生长状
况 o以期为火炬松的科学经营和管理提供理论依据 ∀
t 试验概况
111 材料来源
在福建省布设火炬松人工林临时标准地 vt块 o由于火炬松现存近成熟纯林面积较少 o标准地大部
分都布设在国有林场的现存火炬松林分中 ∀标准地林分年龄在 { ∗ vu¤之间 o其中 { ∗ ts¤生的 u块 !tt
∗ tx ¤生的 x块 oty ∗ us ¤生的 {块 !ut ∗ ux ¤生的 {块 !uy ∗ vs ¤生的 y块 !vt ∗ vu ¤生的 u块 ∀在各标
准地每木检尺的基础上 o分别选取 t株优势木kv株取平均值l和 t株平均木作树干解析 ∀经统计检验 o
删除 t块标准地材料k宁化县 t{ ¤生火炬松 o生长数据异常l o获得 vs块临时标准地的优势木和平均木
的树高 !胸径 !单株材积和胸高形数等 o其中单株材积和胸高形数根据树干解析推算而来 ∀
112 适生区概况
根据福建省火炬松栽培区气候区划k潘辉等 ousstl o在福建的适生区分为最适宜区 !适宜区和较适
宜区 ∀最适宜区位于福建省沿海地带低山丘陵区 o年均温 tz1w ∗ ut1v ε o∴ts ε 积温为 w ztt ∗
z yu| ε o年降雨量为 t tsv1s ∗ t {xs1s °° ~适宜区位于沿海和内陆山区之间 o呈点状分布 o年均温 tz1x
∗ t|1u ε o∴ts ε 积温为 x vzu ∗ z uss ε o年降雨量为 t uwt1{ ∗ t zzx1s °° ~较适宜区位于福建省西部 !
西南部和北部的山区 o年均温 tw1s ∗ t|1w ε o∴ts ε 积温为 w vxs ∗ y xxu ε o年降雨量为 t xss1s ∗
u {xs1s °°∀
u 研究方法
211 生长特性分析
根据火炬松优势木树干解析数据 o选用 ²ª¬¶·¬¦!•¬¦«¤µ§¶!修正指数等 z个非线性生长模型 o寻求最
适合于火炬松的树木生长曲线 ~根据标准地的树高 !胸径和单株材积的数据拟合平均木和优势木的单株
木材积方程 ~绘制 Η2∆曲线的散点图 o并按照散点分布趋势选择几个树高曲线方程进行拟合 o从中挑选
出拟合最优者为该林分的 Η2∆曲线方程 ∀
形高kηφl是形数与树高之乘积 o形高随胸径的变化规律是随着胸径的增大而增加 o类似于一条抛物
线 o其数学表达式为 }
ηφ € αs n αt ª¯δ ktl
根据形数与树高的关系式 θu € αs n αt ª¯δ o可导出形高与树高的关系式为 }
ηφ € αs n αt η kul
利用公式ktl !kul可以拟合出优势木 !平均木的树高 !胸径与形高的曲线方程 ∀
212 不同栽培区火炬松的生长规律分析
分别选取最适宜区 !适宜区和较适宜区的平均木树干解析数据作为基础数据对比分析树高 !胸径 !
材积生长过程 ∀考虑到对比分析的要求 o选择的火炬松林分年龄都为 uu ¤生 o立地为 ŒŒ类 o海拔 txs ∗
uss ° o纬度尽量一致 o密度在 t xss株#«°pu左右 ∀为此 o以平和县境内取的火炬松平均木为最适宜区代
表 o以永定县境内取的火炬松平均木为适宜区代表 o以大田县境内取的火炬松平均木为较适宜区代表 ∀
v 结果与分析
311 林分(林木)理论生长模型的拟合及选择
火炬松生长曲线拟合结果见表 t ∀由表 t可以看出 o²ª¬¶·¬¦!•¬¦«¤µ§¶!¬·¶«¨µ¯¬¦«和修正指数都比较
适合火炬松的优势高生长类型 o其中 •¬¦«¤µ§¶函数拟合的残差平方和最小 o同时该函数有明确的生物学
意义 o适合福建省火炬松生长的具体特征 ∀因此 o可以确定 o•¬¦«¤µ§¶函数是福建省火炬松优势木生长
的最佳模型 ∀
312 树高 !胸径与材积的回归方程的拟合
根据 vs块标准地的树高 !胸径和单株材积的数据 o可以拟合出平均木和优势木的单株木材积方程 ∀
平均木 }ς€ p s1stt yw n s1sss v|w ∆u Η Ρ € s1{y{ ~
优势木 }ς€ p s1ssv |u n s1sss wt{ ∆u Η Ρ € s1||x ∀
从拟合结果可以看出 o火炬松优势木拟合的回归方程相关系数要比平均木的高 ∀
313 树高 !胸径与形高的变化规律
根据公式ktl !kul o拟合火炬松优势木 !平均木树高 !胸径与形高的关系方程k表 ul ∀由表 u同样可
{w 林 业 科 学 v|卷
以看出 o优势木拟合的回归方程相关系数均高于平均木 o同时树高和形高的关系更为密切 ∀
表 1 树高生长曲线类型及拟合结果
Ταβ . 1 Χυρϖιλινεαρ τψπεσ ανδ µ οδελλινγ ρεσυλτσφορ ηειγητ γροωτη
曲线名
‘¤°¨ ²©¦∏µ√¨
方 程
∞´ ∏¤·¬²±
拟合参数
²§¨¯ ³¤µ¤°¨ ·¨µ
残差平方和
≥∏° ²©µ¨¶¬§∏¤¯ ¶´∏¤µ¨
相关指数
≤²µµ¨ ¤¯·¬²±¬±§¨¬
²ª¬¶·¬¦ Η € ΚΠkt n Α¨ p ΡΤl
Κ€ tz1xvt xu
Α€ ts1x|u xv
Ρ € s1uxz wt
wv1{{| s1|y{
•¬¦«¤µ§¶ Η€ ΑΠkt p p¨ ΚΤl Ρ
Α€ us1sv{ {x
Κ€ s1ttx yx
Ρ € t1{vs zs
wv1xv| s1|y{
¬·¶«¨µ¯¬¦« Η € Αkt p Β p¨ ΚΤl
Α€ uy1tus wz
Β € t1swv |y
Κ€ s1sxu u{
ww1{t{ s1|yz
修正指数
• √¨¬¶¨§¬±§¨¬ Η€ Αp ΒΚ
Τ
Α€ u|1utx vx
Β € vs1sx| zw
Κ€ s1|xz uy
wx1vty s1|yz
严格苏玛克
≥·µ¬¦·¨§≥∏ ¤ Ž¨ Η€ Α¨
p ΒΤ Α€ ux1wuu yy
Β € {1|ts zt xt1txx s1|yu
指数曲线
∞¬³²±¨ ±·¬¤¯ ¦∏µ√¨ Η € ΑΒ
Τ Α€ w1w|| wz
Β € t1syz x{ tuz1vw| s1|sv
对数曲线
²ª¤µ¬·«° ¦∏µ√¨ Η€ ΑΤ
Β Α€ t1wzv tt
Β € s1{ts {w xv1szy s1|yt
表 2 树高 !胸径与形高的关系方程
Ταβ . 2 Εθυατιονσ οφ ρελατιονσ αµ ονγ ηειγητ , ∆ΒΗ ανδ φορµ ηειγητ
项目
Œ·¨°
优势木
⁄²°¬±¤±··µ¨¨
相关系数
≤²µµ¨ ¤¯·¬²± ¦²¨©©¬¦¬¨±·
平均木
„√¨ µ¤ª¨ ·µ¨¨
相关系数
≤²µµ¨ ¤¯·¬²± ¦²¨©©¬¦¬¨±·
胸径和形高关系
• ¨¯¤·¬²± ²© ∆ΒΗ ¤±§©²µ° «¨¬ª«· ηφ € p ts1uxv w n tv1x{y z ª¯δ s1{w| ηφ € p x1yyz x n |1z|s w ª¯δ s1yzs
树高和形高关系
• ¨¯¤·¬²± ²©«¨¬ª«·¤±§©²µ° «¨¬ª«· ηφ € s1wyw u n s1w|z | η s1|zs ηφ € p s1tyu x n s1xz| t η s1{y{
314 树高曲线方程的拟合及选择
本文选择的树高曲线方程及拟合结果见表 v ∀
表 3 树高曲线方程及拟合结果
Ταβ . 3 Χυρϖε εθυατιονσ ανδ µ οδελλινγ ρεσυλτσ οφ ηειγητ
优势木 ⁄²°¬±¤±··µ¨¨
树高曲线方程
≤∏µ√¨ ¨´ ∏¤·¬²± ²©«¨¬ª«·
相关指数
≤²µµ¨ ¤¯·¬²±¬±§¨¬
平均木 „√ µ¨¤ª¨ ·µ¨¨
树高曲线方程
≤∏µ√¨ ¨´ ∏¤·¬²± ²©«¨¬ª«·
相关系数
≤²µµ¨ ¤¯·¬²± ¦²¨©©¬¦¬¨±·
η € p uv1syu v n u{1xsz u¯ ªδ s1|tw η € p tu1tt| z n t|1tw{ {¯ ªδ s1{zw
η € s1xzv { n s1xxy { δ n s1ssv t δu s1|vw η € s1{w| t n s1yty | δ p s1sst { δu s1{{z
η € s1xwx v δt1sxy w s1|vy η € s1{xt | δs1{|t | s1{|{
η € uw1szx uw p t{{1t|v {Πδ p s1{yy η € tz1yxz v p |{1|{{ {Πδ p s1{uu
η € v1{|v w ≅ t1sxz yδ s1|tz η € t1{yw u ≅ s1{uv vδ s1{uv
表 v可知 o无论是火炬松优势木还是平均木 o树高曲线方程拟合的结果都以方程 η € αs δαt为最佳 ∀
315 不同栽培区火炬松的生长规律
v1x1t 树高生长过程 uu ¤生火炬松在不同栽培区的树高生长过程见图 t ∀在整个生长过程中 o对最
|w 专刊 t 潘 辉等 }福建省火炬松人工林生长特性的研究
适宜区Œo连年生长量最大值出现在 tu¤生 o平均生长量最大值出现在 tu ∗ tw¤生之间 o大约在 tw¤时连
年生长量和平均生长量曲线相交 o而后开始下降 ~对适宜区 ŒŒo连年生长量和平均生长量相交于 { ¤生 ~
对较适宜区 ŒŒŒo连年生长量最大值出现在 ts ¤生 o平均生长量最大值出现在 ts ∗ tw ¤生之间 o大约在 tu
¤时连年生长量和平均生长量曲线相交 ∀从树高生长曲线总体来看 o火炬松的早期生长是较快的 ou ¤
生之前是幼林的生长阶段 o树高生长占一定的比重 o连年生长量在 s1v{¦°左右 o生长较快 ~从第 u ∗ tw ¤
生 o树高连年生长量几乎超过 s1y ° o是火炬松树高生长的旺盛时期 ∀
v1x1u 胸径生长过程 uu ¤生火炬松在不同栽培区的胸径k去皮l生长过程见图 u ∀对最适宜区 Œo胸径
连年生长量最大值出现在 { ¤生 o与平均生长量曲线相交于 tw ∗ ty ¤生之间 o此时平均生长量达到最大
值 o说明此时应进行抚育间伐 o以保证火炬松林分有充足的营养空间 o满足树冠生长发育的需要 o所以在
此立地和经营条件下 o第一次间伐年龄应在 tw ¤左右 ~对适宜区 ŒŒo胸径连年生长量最大值出现在 ts ¤
生 o与平均生长量曲线相交于 tu ∗ tw ¤生之间 o此时平均生长量达到最大值 o说明在此立地
图 t 树高生长过程曲线图
ƒ¬ªqt Šµ²º·«³µ²¦¨¶¶¦∏µ√¨²©·µ¨¨«¨¬ª«·
图 u 胸径生长过程曲线
ƒ¬ªqu Šµ²º·«³µ²¦¨¶¶¦∏µ√¨²© ∆ΒΗ
≠ Œ平均 „√ µ¨¤ª¨ o Œ连年 ≤∏µµ¨±·¤±±∏¤¯ o ≈ ŒŒ平均 „√¨ µ¤ª¨ o…ŒŒ连年 ≤∏µµ¨±·¤±±∏¤¯ o  ŒŒŒ平均 „√¨ µ¤ª¨ o ¡ŒŒŒ连年 ≤∏µµ¨±·¤±±∏¤¯ q
和经营条件下 o第一次间伐年龄应在 tv ¤左右 ~对较适宜区 ŒŒŒo胸径连年生长量最大值出现在 y ¤生 o与
平均生长量曲线相交于 ts ¤生左右 o此时平均生长量达到最大值 o说明在此条件下 o第一次间伐年龄
图 v 材积生长曲线图
ƒ¬ªqv Šµ²º·«³µ²¦¨¶¶¦∏µ√¨²©√²¯∏°¨
≠ Œ平均 „√ µ¨¤ª¨ o Œ连年 ≤∏µµ¨±·¤±±∏¤¯ o
≈ ŒŒ平均 „√ µ¨¤ª¨ o…ŒŒ连年 ≤∏µµ¨±·¤±±∏¤¯ o
  ŒŒŒ平均 „√ µ¨¤ª¨ o ¡ŒŒŒ连年 ≤∏µµ¨±·¤±±∏¤¯ q
应在 ts¤左右 ∀由此可见 o随着栽培区适宜程度的降低 o胸
径生长量也随之降低 o平均生长量达到最大值的年龄也随
之提早 o这符合不同立地条件树木生长的客观规律 ∀从胸
径生长曲线总体来看 ow ¤生之前直径生长缓慢 o直径年平
均生长量在 s1tv ∗ s1t{ ¦°~第 y ∗ tw ¤是直径生长的旺盛
时期 o年平均连年生长量基本达 t ¦°以上 o最适宜区连年
生长量可高达 u1v¦°左右 ous ¤生以后胸径生长逐渐减慢 ∀
v1x1v 材积生长过程 uu ¤生火炬松在不同栽培区的材
积k去皮l生长过程见图 v ∀从图中可知 }不同适生区火炬
松材积生长的旺盛期均在 tu ∗ uu ¤生 o对最适宜区 Œo材积
连年生长量最大值出现在 us ¤生 o在 tu ∗ uu ¤o连年生长量
达 s1sux ∗ s1svu °v ~对适宜区 ŒŒo材积连年生长量最大值出
现在 ty¤生 otu ∗ uu¤间 o连年生长量在 s1stx ∗ s1suv °v 之
间 ~对较适宜区 ŒŒŒo材积连年生长量最大值出现在 tw ¤生 o
tu ∗ uu ¤o连年生长量在 s1sts ∗ s1stu °v ∀由此可见 o随着栽培区适宜程度的降低 o材积连年生长量达
到最大值的年龄也随之提早 o同时在 tu ∗ uu¤生材积生长旺盛期的生长量也随之降低 o这也符合不同立
地条件树木生长的客观规律 ∀另一方面 o由图 v可见 o到 uu¤为止 o材积平均生长量尚未达到最大值 o说
明火炬松人工林 uu ¤生时仍未达到数量成熟 o其数量成熟年龄的确定还有待于进一步的试验研究 ∀
sx 林 业 科 学 v|卷
w 结论与讨论
在火炬松林分k林木l理论生长模型的选择研究中 o²ª¬¶·¬¦!•¬¦«¤µ§¶!¬·¶«¨µ¯¬¦«!修正指数都比较适
合火炬松的优势高生长类型 o根据残差平方和和具体生长特征 o确定 •¬¦«¤µ§¶函数为福建省火炬松优势
木生长的最佳模型 ∀
对树高 !胸径和材积的回归方程 o优势木拟合的回归方程相关指数高于平均木 ∀对树高 !胸径与形
高的回归方程 o优势木拟合的回归方程相关指数高于平均木 o同时树高和形高的关系更为密切 ∀对树高
曲线方程 oη € αs δαt最符合火炬松树高随直径变化的规律 ∀
火炬松人工林树高生长过程 o最适宜区连年生长量最大值在 tu ¤生 otw ¤生时连年生长量和平均生
长量曲线相交 ~适宜区连年生长量最大值在 { ¤生 o同时连年生长量和平均生长量曲线相交 ~较适宜区
连年生长量最大值在 ts ¤生 otu ¤生时连年生长量和平均生长量曲线相交 ∀随着栽培区适宜程度的降
低 o火炬松胸径生长量也随之降低 o平均生长量达到最大值的年龄也随之提早 ∀同时随着栽培区适宜程
度的降低 o材积连年生长量达到最大值的年龄也随之提早 o在 tu ∗ uu¤生材积生长旺盛期的生长量也随
之降低 o这些都符合不同立地条件树木生长的客观规律 ∀
参 考 文 献
迟 健 o李桂英 o李春发等 q浙江及皖东丘陵地区火炬松生长分析 q林业科学研究 ot||| ozkwl }wvz p wwu
费世民 q火炬松人工林林木营养特性的研究 q林业科学 ot||x ovtkwl }u|| p vs|
龙应忠 o陈文友 q四川省湿地松 !火炬松生长情况调查研究初报 q湖南林业科技 ot||w outkwl }tx p t|
潘志刚 o游应天编著 q湿地松 !火炬松 !加勒比松引种栽培 q北京 }科学技术出版社 ot||t }w{ p zs
潘志刚主编 q湿地松 !火炬松种源试验研究 q北京 }科学技术出版社 ot||u
潘 辉 o朱 炜 o林德根等 q福建省火炬松生长与环境因子的典型相关分析 q植物资源与环境学报 ousst otsktl }vx p vz
潘 辉 o赖彦斌 o林德根等 q福建省火炬松适生性的研究 ŒŒ) ) ) 引种栽培区气候区划 q林业科技管理 ousst ok增l }tty p tt|
沈家智 q火炬松林分生长过程研究 q江西林业科技 ot||x okyl }ts p ty
孙翠玲 q四种内江地区火炬松中幼林生长动态分析研究 q林业科技通讯 ot||x okzl }tv p tx
童方平 o龙应忠 q火炬松人工林直径分布和产量预测模型的研究 q林业科技通讯 ot||z okul }tx p t{
tx 专刊 t 潘 辉等 }福建省火炬松人工林生长特性的研究