作为桉属（Eucalyptus）昆士兰桉亚属的单一种高大乔木，大花序桉原本天然分布于澳大利亚的昆士兰州，原名昆士兰桉[1]。因其木材价值高，比肩国内优良珍贵树种，因此业内也称作“澳洲大花梨”[2]。在天然生长状态下，大花序桉树高可达50m以上，其特点为干形通直，木材质地坚硬、颜色深沉，是制作实木家具的好材料[3]，在其澳洲原产地更是广泛用于建筑材料[4]。目前，中国桉树人工林普遍采取短周期经营方式，一般从造林至生长5、6年即采伐，少部分经营周期较长的也仅有10至12年[5]。桉树的短周期经营在中国木材战略中作出了巨大贡献，但是带来巨大经济效益的同时也产生了诸多生态问题和社会问题[5,6,7]。短周期经营不仅导致林地土壤肥力下降，大面积单一桉树人工林的发展也带来生物多样性降低、入侵种泛滥等问题[8,9,10,11]。而大花序桉兼具生长迅速和材性优良的特点，目前已被广西列入珍贵树种名录，具有广阔前景[2]。

广西国有东门林场自1983年开始引入大花序桉，分别于1983年和1989年引种了3个和11个种源，不仅保存了丰富的大花序桉种源，同时开展了大量的引种栽培试验[12]。总结国内外对大花序桉的研究，见诸报道的主要集中在引种试验、木材材性和抗性等方面[13,14,15,16,17]，且研究对象多为生长年限较短的大花序桉[18,19,20]。本研究以1989年引种到广西国有东门林场的大花序桉为材料，系统研究其生长规律以及长周期大花序桉作为大中径材的发展潜力。根据29年生大花序桉的生长规律研究和模型拟合，以期对桉树多结构合理化发展提供更多的科学支持。

1、试验地概况

选取的样地位于广西壮族自治区崇左市扶绥县国有东门林场，属于亚热带大陆性季风气候，年均温22℃，极端高温和低温分别为40、-3℃，年均降水量1250mm[21]。试验地大花序桉人工林为1年生实生苗造林，造林地点为东门林场雷卡分厂，地势平坦，海拔约为170m。造林时间为1989年5月，株行距为3.0m×2.5m，造林密度为1335株/hm2，造林面积共计9hm2。林地母岩为砂岩，土壤类型为赤红壤，前茬林地为柠檬桉。人工林下主要植被为铁芒箕、山菅兰、五节芒、野牡丹、大青、潺槁树、山矾、三桠苦等。

2、研究方法

2.1样地设置与调查

本研究于2018年7月进行，对广西国有东门林场雷卡分场的29年生大花序桉人工林进行调查。根据调查情况，在第9林班中选取面积20m×30m的标准样地共3块，合计1800m2。通过对样地内所有林木进行每木检尺，测定并记录大花序桉的胸径、树高等信息，同时记录样地环境要素，如海拔、坡向、地位、林下植被等信息。

2.2生长规律的研究

在3块标准样地中共选取9株生长良好、无病虫害的平均木作为解析木。从确定样木根颈处开始标记，测定胸径并标记，并在树干标记南北向。做好标记后开始伐倒样木，首先测量并确定树高，剪去枝桠并在主干标记完整南北向。于根颈处最先标记的位置开始截取5cm厚圆盘，并记为1-0号盘，然后截取胸高1.3m处圆盘，记为1-1.3、1-3.3……，依此类推，按2m区分段截取至最高处，记录枝顶圆盘到末梢的长度，记为梢长。所有圆盘均在非工作面标记南北向和编号，用保鲜膜包裹保存。圆盘带回实验室处理，先进行抛光，分别测定和记录东西向与南北向的生长轮数量和宽度，取东西和南北向年轮宽度的均值为当年生长宽度，根据圆盘高度和直径画出树高生长曲线，材积利用分段求积法获得[22]。

2.3生长模型的拟合

对于不同生境下不同造林树种的生长模型，各地的学者总结得出了一系列可靠程度较高的经验方程，最优方程的拟合兼具统计学和生物学意义[23]。为了更好地模拟出大花序桉胸径、树高和材积的生长规律，本研究选取了10种造林树种应用面积较广且可靠性高的方程[24,25,26]，包括：(1)幂函数Y=A×TB;(2)逻辑斯蒂（Logistic）方程(3)坎派兹（Gompertz）方程Y=A×e-B×e-CT;(4)苏玛克方程：Y=A×e-B/（T+C);(5)威布尔（Weibull）方程(6)二次曲线方程Y=A+B×T+C×T2;(7)舒马切尔（Schumacher）方程Y=A×eB/T;(8)对数函数Y=A+B×lnT;(9)双曲线方程：Y=A-B/（T+C);(10)单分子（Mitscherlich）方程Y=A×（1-e-B×T）。方程表达式中，Y代表生长量，T代表树龄，A、B、C、D分别为估计参数。将样木实测胸径、树高和材积的平均值分别带入计算公式，通过相关系数（R2）最大且残差平方和SSE最小的原则确定最优拟合模型。

2.4数据分析

数据的前处理和图表采用Excel2016软件，模型拟合采用SPSS23.0软件。

3、结果与分析

3.1大花序桉人工林生长规律

将29年生大花序桉人工林所采样木获得的圆盘进行树干解析，通过整理数据得出胸径、树高及材积的平均值，并计算出其对应的平均生长量、连年生长量，同时计算得到大花序桉胸径、树高和材积的生长率及胸高形数。

3.1.1大花序桉人工林胸径生长规律

从图1可以看出，29年生大花序桉随着树龄的增加，其胸径呈线性增长，其中连年生长量按生长阶段表现出较大波动，大花序桉前两年的胸径生长比较稳定，从第3至第6年连年生长量逐渐降低，第7年连年生长量增加，随后缓步下降直至第16年。从第16年之后总体呈明显的上升趋势，其中第17年至第19年增幅较小，其后生长阶段基本呈“快速增长-下降-快速增长-下降”的趋势，表现出明显的大小年效应。整体而言，大花序桉的连年生长量在0～16年大约在1.00cm，此阶段呈缓步下降；第17年至第29年大花序桉的连年生长快速，增幅最高接近100%，同时快速增长的下一年会大幅下降，该趋势在第29年未见停止。29年生大花序桉的最大连年生长量出现在第28年，为2.78cm；最小连年生长量为第29年的0.71cm。与此同时，大花序桉胸径的年均生长量稳定在1.20～1.40cm，可见前16年缓慢下降的连年生长量被后期的快速增长所补偿。最终29年生大花序桉的去皮胸径达到了33.17cm，并且总生长量的增长趋势不减。

图1大花序桉人工林胸径生长规律

3.1.2大花序桉人工林树高生长规律

由图2可知，29年生大花序桉生长过程中，其连年生长量总体呈先增后减的趋势。在第1年至第3年增长快速，最大连年生长量超过3.0m，其后快速下降，但仍能以每年2.0m以上的速率维持至第7年。第8年树高连年生长量出现大幅度下降，降幅接近200%。第10年至第18年期间，大花序桉的树高连年生长出现了2个峰值，分别在第13年和第16年。从第16年又开始快速下降，导致树高连年生长量低至0.5m以下，并在第19年至第27年长期稳定在0.2～0.3m。从图2中趋势可以看到，大花序桉从第28年开始再次出现树高的快速增长。总体而言，大花序桉在前20年的生长中，树高增长的波动较大，第20年以后高增长逐步下降并稳定。但与此同时，树高增长的潜力还在。相比之下，树高的平均生长量可以归纳为三个阶段：第4年之前的快速增长期；第5年至第8年的稳定增长期，第8年后进入逐步下降阶段。根据大花序桉树高总生长量变化的折线斜率，也可以看到其树高总生长速率分为三个阶段，整体生长速率呈下降趋势，具体表现为第1年至第8年最快，为第一阶段；第9年至第17年增速下降，为第二阶段；第18年以后增速最慢，为第三阶段。大花序桉树高总生长量在第28年出现增长，最终29年生大花序桉的树高为33.6m。

图2大花序桉人工林树高生长规律

3.1.3大花序桉人工林材积生长规律

29年生大花序桉的材积生长过程见图3。由图3可知，大花序桉的材积连年生长总体有多个峰值。在29年的生长过程中，材积连年生长量的最大值出现在第18年，约为0.05m3。材积连年生长量出现的5次低值均伴随在峰值出现的下一至二年，前三次低值约为0.03m3，后两次约为0.02m3。29年生的材积连年生长量整体呈现“快速增长-稳定”两个阶段，在第1年至第12年期间平均生长量增长较快，此后的第13年至第29年都稳定在每年0.03m3上下。总体而言，大花序桉的材积总生长量一直快速增长，至第29年已经接近0.95m3，预计在第30年左右能达到单株1.00m3。

图3大花序桉人工林材积生长过程

3.1.4大花序桉人工林胸径、树高及材积的生长率

根据29年生大花序桉采集样木的数据，计算得出胸径、树高和材积的生长率，详见图4。由图4可知，29年生大花序桉的胸径、树高和材积的生长率整体都呈快速下降然后趋于稳定的规律。胸径的初始生长率接近65%，从第1年迅速下降至第4年的20%左右，此后下降趋势放缓但在第9年低于10%，直至第29年胸径的生长率大概在2%。树高的初始生长率约为95%，同样在第1年至第4年期间迅速下降至20%。第8年树高生长率低于10%，从第9年至第16年树高生长率维持在4%至5%，此后下降至1%。第29年时大花序桉的树高生长率约为3%。29年生的材积生长率变化最大，从初始生长率接近135%快速下降至第7年的20%。材积生长率在第8年至第12年平均维持在15%，第13年下降到8%左右，最终第29年的材积生长率约为4%。

图4大花序桉人工林胸径、树高及材积的生长率变化

3.1.5大花序桉人工林胸高形数变化规律

作为树干完满度的重要指标，树木的胸高形数反映出树干形状的变化趋势。形数的大小可以说明树干生长的稳定性。29年大花序桉的胸高形数的变化规律见图5，可以看到整体呈下降趋势，并逐渐趋于稳定。大花序桉在第8年之前均保持超过1的胸高形数，说明其干形保持极佳。从第20年开始，大花序桉胸高形数没有再出现明显下降，稳定地维持在0.5左右。

3.2大花序桉人工林生长模型的拟合

由于不同的造林树种具有各自的生长特性，在不同环境因子和自身遗传因子的共同调控下表现出一定的规律性和特异性。根据不同学者对大量造林树种提出的生长模型，本研究选取了应用普遍且适用性较好的10种模型，分别对29年生大花序桉的树高、胸径及材积与树龄的关系进行建模，得出最佳回归方程（表1、表2、表3）。

图5大花序桉人工林胸高形数变化规律

根据相关系数R2最大、残差平方和SSE最小的最优曲线拟合原则，在符合实际意义前提下拟合得出29年生大花序桉胸径、树高和材积的最优模型，3种模型的相关系数分别达到0.994、0.997和0.999，且残差平方和在所有拟合方程中最小。最终得出的模型表达式如下。

胸径生长模型为二次曲线方程：

公式1

树高生长模型为苏玛克方程：

公式2

材积生长模型为苏玛克方程：

公式3

3.3大花序桉人工林生长模型的校验

将得到的大花序桉胸径、树高及材积的模型带入相应树龄，得出拟合值与相比实测值的残差，详见表4，并计算得到不同生长模型下的平均预测误差（MPE）、平均预测误差百分比（MPE）、平均绝对误差（MAE）及平均绝对误差百分比（MAE），详见表5，由此可以更好地验证所得生长模型的可靠性。

表1大花序桉人工林胸径与树龄生长关系的模型拟合

表2大花序桉人工林树高与树龄生长关系的模型拟合

表3大花序桉人工林材积与树龄生长关系的模型拟合

由表4、表5数据可知，大花序桉人工林胸径和树高生长模型的实测值与拟合值匹配度较高，其平均预测误差和平均绝对误差均较小，平均预测误差比例和平均绝对误差比例也在较低的范围。但同时可以看到，材积生长模型的平均预测误差比例和平均绝对误差比例的数值均超过10.00%，结合表4可知，大花序桉材积的残差在树木早期偏大，这是由于树木早期体积小造成误差被放大。随着树龄的增加，材积残差变小并趋于稳定，考虑到材积生长模型的应用阶段为林木成熟期，因而10%的误差范围经过修正后能较好地应用于实践。

4、结论与讨论

根据广西国有东门林场29年生大花序桉的样木数据，发现大花序桉的胸径生长在前20年基本上维持在每年1.0cm，且自第23年开始出现明显的阶梯式增长，即表现为一年生长量的快速增长第二年生长量下降，总体呈明显的生长量增加趋势，在第28年时胸径当年生长量达到了2.78cm，随后的第29年下降至0.71cm。这一明显的“大小年”胸径生长特征具有明显特色。最终29年生的大花序桉去皮胸径总量达到33.17cm，年均增长量超过1.0cm。初步判断大花序桉的胸径生长在第20年以后表现出较大潜力，对于培育大径材具有较大优势。大花序桉的树高生长同样表现出明显的阶段性，在第1年至第4年树高的连年生长量和平均生长量均明显上升，第3年的树高生长更是超过3.0m。此后虽然树高的生长放缓，但仍保持接近每年2.0m的生长速度，直至第9年树高生长下降至1.2m。因此，可以认为大花序桉在第1年至第8年间为树高生长的高速期，此后高生长放缓后整体为下降趋势，但在第11年至第18年间出现了2次峰值，说明后期的高生长仍具有较大潜力。进入第20年后连年高生长量较长时间维持在0.5m以下，但仍具有出现峰值的可能性。最终29年生大花序桉的树高为33.6m，同样年均树高生长超过1.0m。大花序桉的材积生长在前7年都明显上升，但由于大花序桉的胸径增长和树高增长的快速期不同步，导致之后的材积生长出现明显的波动特点，且该趋势一直持续到第29年也未见停止。第18年的材积连年生长量最大，达到0.05m3，最终单株总材积达到第29年的0.92m3。从大花序桉的胸高形数可以看出，其干形在生长过程中一直保持良好，适合大径材的培育。

表4大花序桉人工林胸径、树高及材积与树龄生长模型校验

表5大花序桉人工林生长模型误差检验

通过10种经验方程的拟合，在取得较好相关性的前提下，发现大花序桉的最佳拟合方程，且对方程校验得到了较高的可靠性，可以用于大花序桉的生产预测。

大花序桉的木材材性良好，应用前景广泛。本研究的结果显示，大花序桉在长期经营中保持了较高的生产潜力，材积增长迅速，顶端优势明显且干形饱满通直。据广西国有东门林场的数据，27年生大花序桉的平均胸径可达30.9cm，平均树高29.3m，单株材积接近1.1m3，并且最优单株的材积可达5.6m3，相比于传统的大径材树种，具有明显优势。根据本研究的数据，29年生大花序桉单株材积为0.93m3，相比之下，广西28年生珍贵树种顶果木的材积为0.84m3[25]，广东30年生樟木的单株材积不到0.2m3[27]，广西30年生铁坚油杉单株材积为0.48m3[24]，广西46年生降香黄檀单株材积为0.40m3[22]，广西46年生灰木莲单株材积为0.47m3[26]。对比可知，相较于传统的长周期、大中径材树种，大花序桉的材积生长具有明显优势。因国内其他桉树的生长年限鲜有接近30年的，因此本研究将对比其他桉树种在不同生长年限的生长量。如广西合浦的5.5年生桉树无性系单株材积最大可达0.13m3[28]，广西六万林场4年生桉树无性系的单株材积约为0.11m3[29]，广西南宁地区5年生尾巨桉单株材积为0.14m3[30]，均显著高于大花序桉在第4年的单株材积，说明相比于其他大部分桉树种，大花序桉在早期的生长速度确实较慢。但值得注意的是，大花序桉在第7年的单株材积可达0.13m3，此后年均材积生长量达到30%左右，高于闽北8年生邓恩桉0.095m3的单株材积[31]，其发展潜力也相当可观。大花序桉的材积生长在第29年依然维持在0.04m3，材积增长稳定。陈少雄[32]对7种桉树大中径材的生长潜力进行评价，发现大花序桉的胸径指标仅次于尾叶桉，排名第二；树高指标仅次于尾叶桉和尾巨桉，排名第三；材积指标仅次于尾叶桉，排名第二。项东云等[33]和陈健波等[34]对18年生大花序桉的材性进行研究表明，大花序桉密度高且应力变化小，是优良的硬木材料，同时材性形状的可育性高，定向培育潜力大。

随着中国木材战略和生态环境的双重目标的建立，大花序桉这样的速生优良材树种具有较大发展潜力。因此，今后对大花序桉的研究方向将从引种栽培和材性研究逐步扩展到定向遗传育种、分子发育机理和高效繁育栽培技术等，为中国木材事业的可持续发展作出贡献。

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基金:广西林业科技项目(桂林科研[2015]第18号).