印度尼西亚Bengkulu省社区森林中印度楝（Azadirachta excelsa）的立木密度指数建模及其可持续育林策略

本研究针对印度楝（Azadirachta excelsa）在社区森林中的可持续经营问题，开发了基于Gompertz模型的生长方程（QMD、SH、SV）和最大立木密度指数（SDI=551），为优化林分密度、提升木材产量及制定科学间伐策略提供了关键量化工具与理论依据。

　　

引言

Kayu Bawang（Azadirachta excelsa (Jack) Jacobs）是一种生长迅速、经济价值高的树种，属于楝科，广泛种植于印度尼西亚Bengkulu省的社区管理森林中。其优质木材在家具和木工行业需求旺盛，对地方生计和区域林业经济具有重要意义。在Bengkulu省，该树种被大力推广用于人工林建设，尤其受到小农和当地社区的青睐，常与咖啡、可可、木薯和菠萝等农作物进行农林复合经营。然而，随着林木成熟（通常5年后），林冠闭合导致林下光照减少，农作物产量下降，复合系统逐渐转变为单一树种人工林，直至约12年后主伐。

尽管广泛种植，Azadirachta excelsa在Bengkulu社区森林中的生产力仍不理想，报告的平均年增量介于12.83至22.03 m3 ha^?1 year^?1之间，部分甚至低于10 m3 ha^?1 year^?1。林分密度随时间显著下降，从初植的约1,767株 ha^?1降至轮伐期末的约106株 ha^?1，原因包括自然死亡和按需采伐（"tebang butuh"）的作业方式，这破坏了林分均匀性和可持续性。

合理调控林分密度对提高生长性能和木材产量至关重要。立木密度指数（Stand Density Index, SDI）作为一种广泛采用的指标，可用于评估竞争强度和立地占用情况。SDI定义为每单位面积的树木数，以参考林分（平均胸径为25 cm）为标准化的度量。本研究旨在开发针对Azadirachta excelsa的种特异性育林模型，通过建立生长模型、林分密度-直径关系及SDI，支持该树种人工林的可持续管理。

材料与方法

研究在Bengkulu省的五个行政区进行，覆盖海拔8至975米的低地和高地生态系统。样地代表两种经营系统：农林复合经营和单一树种人工林。共设立45块永久样地（PSPs），每块面积至少0.25 ha，代表林龄2至12年的健康林分。每块PSP设置为30 m × 30 m的正方形，定期测量胸高直径（DBH）和全树高，并使用GPS记录坐标和海拔。

生长模型开发包括林分平均直径（QMD）、林分高度（SH）和林分材积（SV）与林龄（A）的关系，采用Gompertz、Logistic和Schumacher模型。模型验证通过绝对平均误差（AME）、平均百分比偏差（APD）和均方根误差（RMSE）进行。SDI的确定基于最大密度条件，使用参考直径25 cm，并通过对数回归分析林分密度与QMD的关系。

结果

林分生长模型表明，Gompertz模型最适合描述Azadirachta excelsa的QMD、SH和SV增长，其确定系数（R²）较高且误差较低。具体方程如下：

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  QMD = 78.76 * exp (-exp (0.864-0.062 * A))
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  SH = 35.40 * exp (-exp (0.555-0.108 * A))
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  SV = 7.93 * exp (-exp (1.725-0.060 * A))

林分密度模型显示，QMD与林木密度（N）呈负对数关系。最大密度方程为ln N = 11.72 - 1.68 ln QMD（R²=98.3%）。基于此，Azadirachta excelsa的最大SDI为551，参考直径为25 cm。实际SDI可通过SDI = N (25/QMD)^-1.68估算。

讨论

生长模型表明，Azadirachta excelsa的树高增长在早期趋于稳定，而直径和单株材积持续增长至12年，提示推迟采伐可获得更大径级木材，提高经济价值。当前采伐多发生在10-12年，但模型预测12年时QMD仅22.0 cm，延长轮伐期可优化木材产出。

林分密度分析揭示，多数样地未达到最大密度，表明存在生长空间利用不足或过度采伐。最大密度方程提供了林分密度管理的参考边界，低于该线表示立地利用不充分，高于则需间伐。竞争压力及病虫害（如Pteroma plagiophleps）是早期死亡的主要因素。

SDI模型为密度管理提供了量化工具，例如，QMD 20 cm、密度600株 ha^?1的林分SDI为412，而QMD 30 cm、密度400株 ha^?1的林分SDI为543，后者密度指数更高反映更强竞争。SDI551为最大值，可指导间伐和采伐计划，优化林分发展。

结论

Gompertz模型能准确预测Azadirachta excelsa的生长动态，最大SDI551为密度管理提供了科学基准。该模型支持基于林龄和径级的密度调控，提升木材产量和森林健康。在社区森林中应用SDI方法可精确优化密度，辅助间伐决策，而冠层竞争评估可作为数据有限时的替代方案。研究结果为Azadirachta excelsa的可持续经营提供了实用工具，有助于改进育林实践和土地利用效率。