桂西北禿杉人工林生長規(guī)律分析*

唐光衛(wèi)，何 斌，羅宏福，廖倩苑，李遠航，舒 凡，盧萬鵬，劉 俊

(1．廣西鳳山縣鳳旁林場，廣西 鳳山547600;2．廣西大學林學院，廣西 南寧530004)

禿杉 (Taiwania flousiana)為我國特有的珍貴樹種，天然分布在貴州省東南部、云南省西部和湖北省西南部等地，垂直分布于海拔800～2 500 m之間，其生態(tài)適應性較強，并具有生長速度快、材質好、單位面積蓄積量高以及樹體挺拔優(yōu)美、枝葉繁茂等優(yōu)點，經濟價值和觀賞價值均很高［1～3］。位于廣西西北部的南丹縣山口林場是我國較早開展禿杉引種栽培的單位之一，自20世紀70年代末以來開始引種禿杉，經過30多年的引種栽培和相關試驗研究，表明禿杉能夠適應桂西北中、低山的氣候和土壤，具有生長迅速、速生時間長和生物生產力高等優(yōu)點，成為當地杉木 (Cunninghamia lanceola-ta)采伐跡地更新的優(yōu)良樹種之一［4～5］。目前該林場禿杉造林面積已超過3 000 hm2，成為我國禿杉人工林的重要基地之一。近年來，關于桂西北禿杉人工林的生物生產力、營養(yǎng)元素及碳素積累特征、凋落物儲量及持水特性研究以及經濟效益評價等已有報道［4～7］，但未涉及到其生長特性或生長規(guī)律。因此，本研究以廣西南丹縣山口林場20年生禿杉人工林為研究對象，采用解析木法［8］研究其生長過程和規(guī)律。為進一步推廣和科學經營禿杉人工林提供科學依據。

1 試驗地概況

研究區(qū)位于廣西西北部的南丹縣山口林場山口分場。該縣地處東經107°1'～107°55'，北緯24°42'～25°37'，屬中亞熱帶山地氣候區(qū)，多數分布在海拔500～1 000 m之間，地形較復雜，年平均溫度16．9℃，年降水量1 498．2 mm，降雨主要集中在 4-10月，月均降雨量在100 mm以上。因受高原氣候的影響，冬春季多小雨和大霧天氣;年均蒸發(fā)量1 135 mm，年均相對濕度83%，年均日照時數1 257 h，≥10℃的年均活動積溫5 244℃。標準樣地位于山坡中部，東南坡，坡度27～30°，海拔950～1 000 m，土壤類型為砂巖發(fā)育形成的山地黃壤，土壤平均厚度在80 cm以上，腐殖質層厚度約16～20 cm。

試驗地前茬植物為杉木人工林，于1993年11-12月采伐，經煉山和清理采伐剩余物后進行挖穴整地，種植穴規(guī)格為40 cm ×40 cm ×30 cm。1994年3月用1年生禿杉實生苗定植，造林密度2 500株/hm2(株行距2 m×2 m)，調查的20年生禿杉人工林林相整齊，郁閉度為0．8，保留密度1 500株/hm2，林分平均樹高 17．3 m，平均胸徑 19．0 cm。

2 研究方法

2.1 標準地設置和林分生長規(guī)律的數據測定

2012年12月在生長良好的20年生禿杉林分內設置20 m×20 m具有代表性的標準樣地3塊，對標準地內林木進行每木檢尺，測定樹高、胸徑、冠幅等因子。然后，在每塊標準地內選取1株平均木，伐倒后，以2 m為一區(qū)分段截取厚度約5 cm的圓盤，在圓盤非工作面上標明南北方向，并以分數形式標注平均木號、圓盤號和斷面高度，與梢頭段一起帶回實驗室，采用樹干解析木方法［8］分析禿杉的生長過程和生長量。

2.2 數據統計和處理

所測數據采用Excel和SAS軟件進行數據統計、處理與分析。單株材積:參照杉木二元材積方程 V=0．656 71 × 10-4× D1．769412× H1．069769計算［9］，式中，V為單株平均立木蓄積量 (m3)，D、H分別為平均胸徑 (cm)和平均樹高 (m)。

3 結果與分析

3.1 胸徑生長特性

不同林齡禿杉林的胸徑測量結果見圖1。

圖1 禿杉胸徑生長過程曲線Fig．1 T．flousiana diameter growth process curve

從圖1可知，桂西北禿杉人工林胸徑生長呈現隨林齡增加而持續(xù)增長的態(tài)勢，其中前4年胸徑生長較為緩慢，5-10年胸徑生長快速增加，12年生以后胸徑生長逐漸減緩，20年生時禿杉胸徑為18．2 cm(去皮)。從圖1還可知，桂西北禿杉人工林0-4年生時生長緩慢，5-12年生是整個胸徑生長最快時期，該階段連年生長量均達到1．10 cm以上，并在6年生時達到峰值1．96 cm，7-13年生時逐漸下降，14年以后下降速度逐漸趨緩。平均生長量比連年生長量較為平緩，0-10年生時表現出隨林齡的增長而增大，10-12年生時漸趨穩(wěn)定，12年生以后逐漸下降;平均生長量最大值大約出現在10年生。禿杉人工林平均生長量與連年生長量相交于12年生，平均生長量的最大值要比連年生長量的最大值晚到時間4年左右;12年生后平均生長量均大于連年生長量，且隨林齡的增加兩者之間的差距逐漸增大。因此，從胸徑生長來看，0-4年期間禿杉生長緩慢，4年后生長加速，速生期延續(xù)至14年生，此后雖然生長速度逐漸減緩，但直至20年生時平均生長量仍然達到0．91 cm。

3.2 樹高生長特性

不同林齡禿杉林的樹高測量結果見圖2。

圖2 禿杉樹高生長過程曲線Fig．2 T．flousiana tree height growth process curve

從圖2可知，禿杉人工林樹高生長態(tài)勢與胸徑相似，前4年樹高生長比較緩慢，此后至12年樹高生長速度明顯加快，隨后直至20年生樹高生長逐漸減緩。從圖2還可知，桂西北禿杉人工林樹高的連年生長階段較明顯，0-5年樹高生長緩慢，樹高的快速增長主要在5-11年生，該階段樹高連年生長量均超過1．0 m，并在6年生時達到峰值1．55 m，7-11年生逐漸下降，13年以后連年生長量生長趨于緩慢。平均生長量變化幅度較連年生長量稍小，平均生長量最大值出現在10年生，為1．09 m，此后隨林齡增長呈現緩慢的下降趨勢，至20年生平均生長量仍然達到0．87 m。禿杉人工林樹高平均生長量與連年生長量大約相交于11年生，平均生長量的最大值要比連年生長量的最大值晚到時間4年左右。由此可見，桂西北禿杉樹高生長與胸徑生長基本一致，前4年生長較緩慢，5年后生長加速，速生期延續(xù)至11年生，此后生長速度逐漸減緩。

3.3 材積生長特性

林木材積是林分胸徑和樹高測定因子的綜合反映。不同林齡禿杉林的材積測量結果見圖3。從圖3可知，桂西北禿杉人工林前6年材積生長緩慢，6-10年生長速度逐漸加快，10-15年生以后生長迅速提高，16年生后生長速度逐漸減緩，至20年生時單株材積 (去皮)為0．235 2 m3。從圖3還可知，桂西北禿杉人工林連年生長量的變化幅度較大，4-20年生之間的最大變化幅度介于0．000 3～0．039 7 m3之間，其中前4年生長極為緩慢，4-7年生生長速度雖然加快，但仍然維持較低的生長量水平，8年以后連年生長量繼續(xù)增加，14年生時達到峰值0．039 7 m3，此后隨林齡增長呈現緩慢的下降趨勢，但仍然維持較高的生長水平，直至20年生平均單株連年生長量達到0．028 7 m3，說明禿杉材積生長主要在8年生以后。因此，從材積生長來看，0-8年生時為禿杉的幼齡階段，生長緩慢;8-11年生長速度雖然加快，但平均生長量仍然維持較低水平，12年起進入速生階段，此后雖然隨林齡增長連年生長量緩慢下降，但平均生長量仍然保持增長趨勢，直至20年生時連年生長量仍然未與平均生長量相交。按照目前森林經營學觀點，如果不考慮經濟評價，林木生長的材積連年生長量和平均生長量曲線交叉點即為其數量成熟齡，該階段即可以進行采伐利用。由此可見，20年生禿杉人工林材積尚未達到“數量”成熟，仍然維持著較高的生長量。

圖3 禿杉材積生長過程曲線Fig．3 T．flousiana volume growth process curve

4 結論與討論

(1)研究表明，禿杉在桂西北具有較強的生長適應性，前4年生長緩慢，胸徑在5年生時進入速生階段并延續(xù)至12年生，12年生以后生長速度逐漸減緩;樹高生長在5-11年生時進入速生期，11年生以后生長速度逐漸變緩;材積生長在8-11年生長速度加快，12年生起進入速生階段并保持較高的生長速度，14年生時達到峰值，此后材積生長逐漸減緩，但直至20年生材積平均生長量與連年生長量仍未相交。總的來看，桂西北20年生禿杉人工林生長過程大致分為3個階段，0-8年為幼齡期階段，其中前4年胸徑、樹高和材積生長均極為緩慢，5-8年胸徑、樹高生長雖然加快，但材積生長仍然緩慢;8-15年為速生階段，胸徑、樹高和材積生長急速上升并維持較高的生長速度;16-20年為速生穩(wěn)定期，胸徑、樹高生長雖然逐漸下降，但仍保持較高的水平，林木的材積生長量仍然呈現上升趨勢。

(2)據報道，云南省騰沖縣［9］19年生禿杉人工林 (保留密度1 078株/hm2)平均胸徑和平均樹高分別為21．5 cm 和14．8 m;貴州省雷山縣［9］、湖北省星斗山自然保護區(qū)［10］、廣東省乳陽縣［11］及河南省雞公山國家級自然保護區(qū)［12］16年生禿杉林平均胸徑和平均樹高分別為15．1 cm和12．9 m、17．5 cm和10．68 m、13．55 cm 和6．75 m 及21．4 cm 和10．8 m。本研究表明，桂西北20年生禿杉林分平均胸徑、平均樹高和單株材積分別達到19．0 cm、17．3 m和0．235 2 m3，林分蓄積量達到 352．8 m3/hm2，平均蓄積量達到17．64 m3/(hm2·a)，明顯高于廣西杉木速生豐產林標準的中心產區(qū)蓄積平均生長量指標〔13．5 m3/(hm2·a)〕［13］，表明禿杉在該區(qū)域氣候和環(huán)境條件下具有良好的速生特性。由于20年生禿杉人工林沒有達到數量成熟，材積生長量處于較旺盛的生長階段。因此，其最佳主伐樹齡的確定還需要根據禿杉的林分密度和經營情況，然后從林木數量成熟、經濟成熟以及材性的工藝成熟等方面進一步研究;而繼續(xù)加強林分撫育管理，進一步促進禿杉林分的生長發(fā)育，對于充分合理地利用和發(fā)揮林地生產力，提高禿杉人工林的經濟效益具有重要的作用和意義。

［1］洪菊生，潘志剛，施行博，等．禿杉的引種與栽培研究［J］．林業(yè)科技通訊，1997，(1):7-14．

［2］陳 強，袁 明，劉云彩，等．禿杉的物種確立、天然林種群特征、保護、引種和種源選擇研究［J］．西部林業(yè)科學，2012，41(2):1-16．

［3］王慶華，劉永剛，沈立新，等．禿杉球果形態(tài)的變異研究［J］．西部林業(yè)科學，2013，42(3):47-52．

［4］何 斌，黃恒川，黃承標，等．禿杉人工林營養(yǎng)元素含量、積累與分配特征的研究［J］．自然資源學報，23(5):903-910．

［5］何 斌，刁海林，黃恒川，等．禿杉人工林生物量與生產力的變化規(guī)律［J］．東北林業(yè)大學學報，2008，36(9):17-19．

［6］何 斌，黃壽先，招禮軍，等．禿杉人工林生態(tài)系統碳素積累的動態(tài)特征［J］．林業(yè)科學，2009，45(9):151-157．

［7］吳慶標，黃承標，黃恒川，等．杉木連栽跡地改植禿杉的經濟效益分析［J］．林業(yè)經濟問題，2008，28(2):95-98．

［8］Perez D．Growth and volume equations developed from stem analysis for Tectona grandis in Costa Rica［J］．Journal of Tropical Forest Science，2008，20(1):66-75．

［9］蘇杰南，黎良財．杉木人工林地徑材積表編制方法研究［J］．湖北農業(yè)科學，2011，50(16):3342-3345．

［10］魯勝平．星斗山自然保護區(qū)禿杉資源及人工林生物量、生長規(guī)律研究［J］．湖北民族學院學報(自然科學版)，2002，20(4):14-17．

［11］陳建新，王明懷，曾令山，等．禿杉人工林生長過程［J］．廣東林業(yè)科技，2007，3(1):71-76．

［12］張新華，鄢洪星，千律軍．豫南引種禿杉生長規(guī)律研究［J］．河南林業(yè)科學，2011，31(3):18-20．

［13］廣西壯族自治區(qū)地方標準，DB45/T470-2007．杉木速生豐產林栽培技術規(guī)程［S］．北京:中國標準出版社，2008．