36 年生紅錐人工林生長規(guī)律

盧晶晶

（廣西壯族自治區(qū)國有維都林場，廣西 來賓 546100）

紅錐（Castanopsis hystrix）屬殼斗科栲屬，為常綠闊葉喬木，具有生長迅速、萌芽力強、混生性能好的特點［1］，其樹干通直，材質(zhì)優(yōu)良，可用來建筑、造船等［2］，是中國南亞熱帶地區(qū)重要的優(yōu)質(zhì)鄉(xiāng)土珍貴用材樹種［3］。紅錐的研究主要集中在優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源收集［4，5］、苗期的家系研究［6］、栽培技術(shù)研究［7，8］、紅錐天然林土壤理化性質(zhì)及水源涵養(yǎng)功能及天然分布與適生條件研究［9，10］，關(guān)于人工林生長規(guī)律和生產(chǎn)力方面的研究較少［11，12］。尚未有對36 年生廣西壯族自治區(qū)紅錐人工林生長規(guī)律的研究。為此，該研究在實地調(diào)查、樹干解析基礎(chǔ)上進行樹高、胸徑、材積生長分析，揭示紅錐人工林的生長規(guī)律，為紅錐人工林發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西壯族自治區(qū)國有維都林場（109°14′3.88′′E，23°46′33.84′′N）。地處北回歸線以南，屬熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤，光熱充足，無霜期長，雨量充沛，土地肥沃。年平均氣溫為21.8 ℃，≥10 ℃年積溫達5 000～8 300 ℃，持續(xù)日數(shù)為270～340 d，無霜期354 d 以上；年降雨量1 592 mm，4—8月下旬為雨季；年平均氣溫18.1～21.2 ℃。試驗地平均海拔325 m，土壤為沙頁巖黃壤，土層平均厚度100 cm 以上。紅錐人工林由維都林場于1978 年春季采用實生苗造林，栽植株行距為3 m×4 m，調(diào)查時林分保存密度為450 株∕hm2，林分郁閉度0.6。調(diào)查時林下植被較豐富，草本層以弓果黍（Cyrtococcum patens）、漸尖毛蕨（Cyclosorus acuminata）為優(yōu)勢種，少量分布有鳳尾蕨（Pteris cretica）等，平均高度50 cm；灌木層以陰香幼樹（Cinnamomum burmannii）、小葉女貞（Ligustrum quihoui）為優(yōu)勢種，分布有少量的豬肚簕（Randia spinosa）等，平均高度為2.4 cm；林下植被覆蓋度約為80%，枯落物層厚度為2～3 cm。

1.2 試驗方法

在全面實地調(diào)查并分析林分狀況的基礎(chǔ)上按照典型選樣原則，在紅錐人工林林分內(nèi)選擇母巖一致、海拔、坡向、坡位等立地條件相近的3 塊標(biāo)準(zhǔn)地，設(shè)置規(guī)格為20 m×20 m，并進行每木檢尺，測量其樹高和胸徑［13］。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)按不同徑階伐取6 株生長正常、無病蟲害、不斷梢的優(yōu)勢木作為解析木；記錄該樹所處的立地條件、林分狀況，解析木冠幅及與鄰近樹木的位置關(guān)系等；伐倒前確定根頸位置和胸徑，標(biāo)明胸高直徑位置和南北方向；伐倒后分別測定由根頸至第1 個死枝和活枝高度，在樹干上標(biāo)明南北向。在樹干底部和胸高處截取約5 cm 厚的圓盤，以2 m為一區(qū)分段截取圓盤，在梢頭底直徑的位置截取圓盤；在圓盤的非工作面上標(biāo)明南北向，并以分式形式注記。查定各圓盤年輪個數(shù)，刨光圓盤工作面，并通過髓心劃出東西、南北2 條直徑線，查數(shù)圓盤年輪個數(shù)；各齡階直徑的測量，用直尺測每個圓盤東西、南北2 條直徑線上各齡階的直徑，2 個方向上同一齡階的直徑平均數(shù)即為該齡階的直徑；各齡階樹高的測定，樹齡與各圓盤的年輪個數(shù)之差，即為林木生長到該斷面高度所需的年數(shù)，根據(jù)斷面高度以及生長到該斷面高度所需的年數(shù)繪制樹高生長過程曲線；繪制樹干縱斷面圖，以橫坐標(biāo)為直徑、縱坐標(biāo)為樹高，在各斷面高的位置上，按各齡階直徑的大小繪制縱斷面圖；各齡階材積的計算，首先確定齡階的梢頭長度，梢頭長度等于該齡階樹高減去等長區(qū)分段的總長度，由此可知梢頭底斷面在樹干上的具體位置，從而確定梢頭底直徑的大小。

1.3 生長規(guī)律分析以及生長方程建立

采用多組回歸方程擬合樹木生長，通過對比分析相關(guān)指數(shù)R2等擬合統(tǒng)計量找出比較理想的生長方程。本研究主要選取以下常用生長模型（表1），運用最小二乘估計法理論，運用SPSS 17.0 軟件對紅錐樹高、胸徑及材積的生長量與年齡之間的關(guān)系進行非線性迭代回歸分析，獲得所需數(shù)據(jù)，對樹高、胸徑及材積的生長隨年齡變化關(guān)系進行擬合［14］。

表1 回歸方程模型

2 結(jié)果與分析

2.1 胸徑生長規(guī)律分析

為分析紅錐胸徑的生長特性及規(guī)律，對樹干解析的數(shù)據(jù)進行計算，得出36年生紅錐生長過程見表2、圖1 及圖2。由圖1 可知，紅錐胸徑總生長量在1～14年斜率較大，說明胸徑生長迅速，14～21 年曲線斜率較平緩，說明胸徑生長較緩慢，21～36 年曲線斜率較大，說明紅錐胸徑仍有較大增長空間。由表2 和圖2可知，胸徑平均生長量曲線起伏較小，說明紅錐生長的環(huán)境條件在較長時間內(nèi)比較穩(wěn)定；而連年生長量表現(xiàn)出較大的波動性，可能是由年際間環(huán)境的變化，尤其是水熱條件的變化和激烈的種內(nèi)競爭造成的。胸徑連年生長量出現(xiàn)3 次峰值，分別是第3 年的2.8 cm、第6 年的1.8 cm 和第10 年的1.6 cm，在第3～4 年、第6～9 年、第10～13 年、第15～17 年出現(xiàn)急劇下降，之后趨于平穩(wěn)，增長量穩(wěn)定在0.5～1.0 cm。胸徑平均生長量高峰出現(xiàn)在第7 年，速生期在第2～7 年，隨后2 年略有下降，第9～12 年略有回升，第15 年后緩慢下降，平均生長量約為1.0 cm。胸徑連年生長量與平均生長量在第8、10、12、14、16 年時相交，第16 年后，連年生長量總體小于平均生長量。36 年生紅錐胸徑可達36.4 cm。

圖1 胸徑總生長量曲線

圖2 胸徑平均生長量及連年生長量曲線

2.2 樹高生長規(guī)律分析

紅錐樹高的生長特性見圖3、圖4。由圖3 可知，第1～7 年紅錐樹高總生長量曲線斜率較平緩，樹高生長較緩慢，第7～16 年，曲線斜率較大，樹高生長迅速，第16 年后，曲線斜率平緩，樹高緩慢增加，第36年，樹高可達28.7 m。由表2 和圖4 可知，樹高連年生長量波動較大，在第1～7 年樹高連年生長量在0.5～1.0 m，第8 年達到峰值2.0 m，第9～12 年在1.0 m 波動，第13 年再次到達峰值2.0 m，隨后2 年下降到1.0 m，第16 年達到峰值2.0 m，第16 年后，生長量急劇下降，在第22 年和24 年有所回升，但樹高連年生長量穩(wěn)定于0.5 m 左右，在第30 年后波動較小。平均生長量除在第1～2 年和第4～7 年呈下降趨勢外，在第16 年前，樹高平均生長量呈緩慢上升趨勢，并在第16 年達到峰值1.08 m，后呈緩慢下降趨勢，穩(wěn)定于0.8 m 左右，總體而言，樹高平均生長量變化波動不大。連年生長量3 次達到峰值，主要是由于當(dāng)年的夏秋季溫度較高，降水量大，蒸發(fā)量大，植物蒸騰量也大，有利于增強植物生長過程中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝，故林木生長快。2 個曲線在第2、4、7、11、14、16 年相交，之后樹高平均生長量均大于連年生長量。

圖3 樹高總生長量曲線

圖4 樹高平均生長量與連年生長量曲線

2.3 材積生長規(guī)律分析

材積是樹木高度、粗度和干形交互影響的結(jié)果，從利用角度上，樹干材積的經(jīng)濟價值最大。紅錐材積的生長特性及規(guī)律見圖5、圖6。材積生長受到胸徑和樹高生長的影響，由表2 和圖5 可知，紅錐在生長前36 年的材積總生長量一直處于遞增狀態(tài)，第2～9 年生長緩慢，第9 年后材積迅速生長。由表2 和圖6 可知，材積連年生長量總體呈波動上升趨勢，在0～9 年緩慢上升，第9 年之后迅速上升，第19～21 年有所下降，之后迅速上升，在第29～32 年急劇下降，之后2 年急劇上升，并且在第34 年達到峰值0.082 5 m3。材積平均生長量總體呈緩慢上升趨勢，前13 年上升幅度較小，第13 年之后上升幅度較大。第36 年，材積總生長量大農(nóng)業(yè)1.356 7 m3。

圖5 材積總生長量曲線

圖6 材積連年生長量與平均生長量曲線

2.4 生長模型的建立

樹木的生長速度隨年齡的增加而變化，呈緩慢、旺盛、緩慢，最終停止的生長規(guī)律，其總生長量變化過程呈S 型曲線。由于樹木生長易受到外界環(huán)境以及人為干擾等因素影響而發(fā)生波動，尤其是連年生長量對外界環(huán)境變化比較敏感而波動較大。本研究運用6 種常用的樹木生長方程，擬合出紅錐樹高、胸徑及材積生長量與年齡間的關(guān)系，結(jié)果見表3。以相關(guān)系數(shù)（R2）最大作為判斷最優(yōu)方程的標(biāo)準(zhǔn)，擬合方程的參數(shù)估計值以及利用胸徑生長模擬方程的預(yù)測值與實測值進行X2檢驗，分別得出胸徑、樹高、材積的最優(yōu)生長方程見表4，材積最優(yōu)模擬方程為考爾夫（Korf）方程，Y=329.728e-19.569T-0.354，相關(guān)系數(shù)R2為0.999。

表3 紅錐樹高、胸徑及材積與年齡的回歸分析數(shù)據(jù)

表4 胸徑、樹高、材積的最優(yōu)生長方程

3 小結(jié)與討論

胸徑是衡量樹木大小的重要指標(biāo)，也是林分調(diào)查最常用的調(diào)查因子，對樹木的材積影響最大。紅錐的樹高、胸徑生長量隨著年齡的增大而增加。胸徑生長分3 個階段，第1～14 年生長迅速，第14～21 年生長緩慢，第21 年后生長迅速。樹高生長分3 個階段，第1～7 年生長緩慢，第7～16 年生長迅速，第16 年之后生長緩慢。材積生長分2 個階段，第1～9 年生長緩慢，第9 年之后生長迅速。樹高、胸徑、材積生長量均隨年齡的增長而增加，但生長緩慢期和迅速期各不相同。紅錐的材積連年生長量曲線與平均生長量曲線沒有交點，材積尚未達到數(shù)量成熟齡，紅錐的后期生長和成熟齡還有待進一步研究。

紅錐的胸徑、樹高、材積的平均生長量和連年生長量曲線圖反映紅錐的生長規(guī)律。胸徑連年生長量波動較大，可能是由年際間環(huán)境的變化，尤其是水熱條件的變化和激烈的種內(nèi)競爭造成的，在第3 年出現(xiàn)最大值，第1～15 年生長處于旺盛期，第15 年之后生長趨勢明顯減緩；胸徑平均生長量波動小，第7 年出現(xiàn)峰值，2 條曲線在第8、10、12、14、16、29 年時相交，這與林分的經(jīng)營措施、氣候因素等影響有關(guān)。樹高連年生長量波動較大，第7～16 年為速生期，第1～16 年樹高平均生長量波動上升，之后緩慢下降，2 曲線在第2、4、7、11、14 和16 年相交，生長量峰值分別出現(xiàn)在第8 年和第16 年。材積連年生長量呈波動上升趨勢，而平均生長量呈平緩上升，第9～29 年連年生長量增長較快，第29 年后生長較為緩慢。材積平均生長量與連年生長量曲線沒有相交。紅錐人工林早期生長迅速，但在生長過程中，林木間對水、肥、氣、熱的競爭激烈，必定會在一定程度上抑制林木的生長，出現(xiàn)生長緩慢現(xiàn)象，而胸徑和樹高在第16 年之后生長開始減緩，建議可在7 年內(nèi)進行撫育間伐，為林木生長提供一個良好的生長空間。