北美紅杉人工林生長規律研究

關維元，吳 軍，鐘志真，董海日，張少偉

（1. 建德市林業技術推廣中心, 浙江 建德 311600；2. 建德市新安江林場，浙江 建德 311605）

北美紅杉人工林生長規律研究

關維元1，吳 軍1，鐘志真1，董海日1，張少偉2

（1. 建德市林業技術推廣中心, 浙江 建德 311600；2. 建德市新安江林場，浙江 建德 311605）

2016年4月，在浙江省建德市新安江林場的35年生北美紅杉Sequoia s empervirens人工林中設置20 m× 30 m標準地進行每木調查，選取并測定解析木數據，對其胸徑、樹高及材積的生長規律進行研究。結果表明，隨著樹齡的增大，北美紅杉樹高和胸徑生長表現為“直線形”，而材積生長則表現為“S”型；35年生北美紅杉平均樹高、胸徑、材積總生長量分別為23.00 m，30.6 cm，0.343 0 m3，年平均生長量分別為0.70 m，0.93 cm，0.010 4 m3；連年生長量和平均生長量曲線并沒有交叉，該樹種還處于速生階段未達到數量成熟。將北美紅杉與毗鄰的同齡杉木Cunninghamia lanceolata純林的平均胸徑和平均樹高生長量進行比較，結果表明其年平均胸徑及樹高生長量均比杉木多。

北美紅杉；胸徑；樹高；材積；生長

北美紅杉Sequoia s empervirens簡稱紅杉，是杉科Taxodiaceae中唯一的6倍體植物。原產美國加利福尼亞州海岸，是世界上最高的常綠大喬木，最高可達113 m，樹齡可達千年以上，是著名的速生用材樹種和巨大的鋸木工業原料樹種。北美紅杉堪稱“中美友誼使者”，1972年美國前總統尼克松來華訪問時，作為禮品樹（1株）贈送給我國，植于杭州植物園。有學者對北美紅杉的起源[1-2]、引種栽培[3-4]、扦插繁殖[5-7]和組織培養[8-10]等方面進行了系列研究，但對北美紅杉生長規律的研究則未見報道。本研究以35年生北美紅杉為研究對象，對其樹高、胸徑和材積的生長規律進行研究，以期為北美紅杉的合理經營及對其生態系統的動態監測提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗地點設置在浙江省建德市新安江林場朱家埠林區，29o29′ N，119o16′ E。屬中亞熱帶季風氣候，受新安江水庫小氣候影響，四季分明，溫暖濕潤，雨量充沛。海拔197 m，年平均氣溫16.9℃，7月為最熱月，平均氣溫29.2℃；1月為最冷月，平均氣溫4.7℃。≥10℃年平均積溫6 180℃，年日照時數1 940 h，無霜期254 d。年平均降水量為1 504 mm，平均相對濕度82%。年均大霧日33 d左右。土壤為發育于頁巖的紅壤土類。

該林區是目前浙江省唯一的北美紅杉人工林所在地。1982年3月，采用杭州植物園贈送的北美紅杉1年生組培容器苗進行營建，造林株行距2 m×2 m，造林密度2 5 05株·hm-2，造林前3 a，每年春秋兩季2次割灌除草，春季1次施肥和擴穴撫育管理，后期1次衛生伐。現保存面積7 hm2，平均樹高22 m，平均胸徑36 cm，密度1 800株·hm-2。為比較北美紅杉與本地杉木Cunninghamia lanceolata生長的差異，在同一小班，選擇同一立地條件，采用1年生杉木裸根苗開展對比造林，撫育管理措施與北美紅杉一致，該杉木林樣地，現保存面積5 hm2，平均樹高為16.5 m，平均胸徑為23.4 cm，密度2 250株·hm-2。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設置和調查 2016年4月23日，分別在北美紅杉和杉木人工林中設置3個20 m×30 m的標準地。對標準地內的北美紅杉和杉木進行調查，測量樹木的高度、胸徑、樹冠幅度等指標，計算胸徑斷面積平均值和樹高算術平均值。

1.2.2 解析木測量 確定每個標準地的標準株，每個標準地選擇3株標準株作解析木，伐倒后進行樹干解析測量。解析木砍伐前，標明其根莖、胸高位置、南北方向，實測其胸徑、冠幅等，伐倒后實測其樹高及1/4，1/2，3/4 處的直徑，按2 m 區分段法進行解析木區分求積并截取圓盤，共解析9株北美紅杉。同時調查了對照杉木林3個樣地9株解析木數據。

1.2.3 數據處理 采用SPSS 1 3.0和Excel 2007進行數據處理分析，解析木的樹高、胸徑、平均年生長量和連年生長量等指標的內業計算參考梁林峰的方法[11]。

2 結果與分析

2.1 北美紅杉樹高生長過程

從北美紅杉樹高的總生長量（圖1）可知，隨著林齡的增大，樹高生長速度逐年加快，35年生時高總生長量達23.00 m，年平均生長量達0.70 m。從樹高的連年生長量（圖2）可知，造林后的前10 a，高生長呈現快速增長趨勢，而＞10 ～ 15年生時則略有下降，連年生長量由0.76 m下降為0.56 m，＞15 ～ 25年生時則相對穩定，連年生長量保持在0.65 m左右，＞25 ～ 35年生時，生長量又快速增長，連年生長量達最高值1.13 m。從圖2還可以看出，北美紅杉造林后的前10 a，樹高年均生長量呈現增高趨勢，由第5年的0.36 m上升為第10年的0.56 m，隨著樹齡的增長，樹高年均生長量保持在0.56 ～ 0.70 m。

2.2 北美紅杉胸徑生長過程

從圖3可以看出，胸徑總生長量曲線隨林齡增長呈上升趨勢，35年生北美紅杉胸徑總生長量達30.6 cm，年平均生長量為0.93 cm。從圖4可以看出，胸徑連年生長量曲線與平均生長量曲線一致，造林后的前10 a，連年生長量和平均生長量均為1.4 cm左右。10 ～ 15年生時，連年生長量由1.4 cm下降到0.7 cm，16 ～ 35年生時連年生長量相對穩定，在0.7 cm左右。10 ～ 25年生時，平均生長量緩慢下降，由1.4 cm下降為1.0 cm，而后勻速生長，生長量保持在0.9 ～ 1.0 cm。

2.3 北美紅杉材積生長過程

圖1 北美紅杉樹高總生長量Figure 1 Total height growth of 35-year S. sempervirens

圖2 北美紅杉樹高平均和連年生長量Figure 2 Mean and current annual increment of height of 35-year S. sempervirens

圖3 北美紅杉胸徑總生長量Figure 3 Total DBH of 35-year S. sempervirens

圖4 北美紅杉胸徑平均和連年生長量Figure 4 Mean and current nannual increment of DBH of 35-year S. sempervirens

圖5 北美紅杉材積總生長量Figure 5 Total volume growth of 35-year S. sempervirens

圖6 北美紅杉材積平均和連年生長量Figure 6 Mean and current annual volume increment of 35-year S. sempervirens

由圖5可知，北美紅杉材積總生長量隨林齡增長呈上升趨勢，35年生北美紅杉材積總生長量達0.343 0 m3，年平均生長量達0.010 4 m3。從圖6可以看出，材積連年生長量呈“S”形曲線，總體表現為“慢-快-慢”，即1 ～ 10年生時，材積連年生長量生長緩慢；＞10 ～ 25年生時，連年生長量快速增長，由0.000 4 m3上升為0.022 1 m3；＞25 ～ 30年生時，連年生長量緩慢增長，至30年生時達最大值（0.023 4 m3）；＞30 ～35年生時，連年生長量略有下降（0.020 0 m3）。材積平均生長量總體呈現上升趨勢，1 ～ 10年生時，材積平均生長量保持在0.000 1 ～ 0.000 2 m3；10 ～ 35年生時，材積平均生長量由0.000 2 m3增大到0.010 4 m3。35年生時，材積連年生長量與平均生長量值相差1倍，2條曲線也沒有相交，表明生北美紅杉人工林的材積成熟期尚未來臨。

2.4 北美紅杉材積生長率生長過程

材積生長率是反映林木生長過程的重要因子。從圖7可以看出，北美紅杉材積生長率變化隨著林齡的增長呈明顯的下降趨勢。在栽后的前15 a，材積生長率大于25%；＞15 ～ 30年生時，由23.9%下降到10.4%；＞30 ～ 35年生時，由10.4%下降為6.4%。

2.5 北美紅杉與杉木的生長對比

杉木是浙江省最主要的優質速生用材樹種，但二代造林會引起地力衰退、林木生長減弱等現象。北美紅杉是否可作為杉木采伐跡地的造林樹種，為此，將北美紅杉與杉木生長情況進行對比（表1）。從表1可知，北美紅杉平均胸徑和平均樹高生長量分別比當地杉木的高30.8%和40.0%，比福建省邵武市同齡杉木高59.9%和14.8%[12]。

圖7 北美紅杉材積生長率Figure 7 Growth rate of volume of S. sempervirens

表1 北美紅杉與杉木生長的差異Table 1 Growth of 35-year S. sempervirens and C. lanceolata

3 討論與結論

林木生長規律一般表現為“S”形曲線，即前慢期、速生期以及后慢期[13-14]，但有些樹種并不符合該生長節律，如江蘇云臺山地區的楸樹胸徑生長呈“直線形”，樹高生長呈“前期快后期慢”，材積生長呈現倒“J”形[15]。本研究結果表明，隨著樹齡的增大，北美紅杉樹高和胸徑生長表現為“直線形”，樹高生長總體呈上升趨勢，胸徑生長早期較快，而后保持相對穩定并略有降低；材積生長則表現為“S”型曲線。北美紅杉是世界上最高的樹種，在美國加利福尼亞的原產地生境中林齡可達1 000 a，樹高達110 m，胸徑達8 m[16]。而本研究中的北美紅杉樹齡為35 a，平均胸徑30.6 cm，平均樹高23.0 m，相較原生境的林木，該林分仍屬于幼齡林，林木的生長節律僅是該階段的反映，今后尚需進一步研究。

當林木樹高、胸徑連年生長量與平均生長量曲線相交時，表明林木樹高和胸徑的快速生長期結束，進入緩慢生長期[17-18]。福建省邵武市杉木林胸徑、樹高連年生長量與平均生長量曲線交點出現在15年生和20年生[12]，華北落葉松則出現在26年生和24年生[14]，而35年生的北美紅杉胸徑、樹高的連年生長量與平均生長量曲線尚未產生交集，說明北美紅杉胸徑和樹高生長還處于速生階段。當林木材積連年生長量與平均生長量相互交叉，則表明此時林分已進入數量成熟狀態，可以進行人工采伐[17-18]。杉木材積連年生長量與平均生長量在30年生出現交叉[12]，華北落葉松則在第43年生[14]，而川西云杉在160年生仍沒有相互交叉，未到達數量成熟[18]。本研究中北美紅杉35年生的材積連年生長量與平均生長量并沒有交叉，表明北美紅杉并未達到數量成熟。

本研究比較發現，北美紅杉年平均胸徑生長量比杉木快30.8% ～ 59.9%，樹高年均生長量快14.8% ～ 40.0%，建議北美紅杉在相近區域推廣造林。

參考文獻：

[1] 李林初. 北美紅杉起源的時間和地點的探討[J]. 云南植物研究，1988，10（2）：201－204.

[2] 于永福. 杉科植物的起源、演化及其分布. 植物分類學報[J]. 1995，33（4）：362－389.

[3] 左顯東，祁榮頻，王懿祥，等. 北美紅杉在我國的引種及其生態適應性[J]. 云南林業科技，2000，（4）：36－40 .

[4] 羅建勛，武華衛，辜云杰，等. 北美紅杉在四川米易縣的引種馴化初報[J]. 四川林業科技，2013，34（2）：40－42.

[5] 李火根，李博，周玉珍，等. 北美紅杉扦插生根的影響因素分析[J]. 林業科技開發，2006，20（6）：35－37.

[6] 琚淑明，高明俠，徐德蘭. 北美紅杉扦插技術研究[J]. 徐州工程學院學報，2007，22（10）：40－43.

[7] 王斐，梅麗，琚淑明. 我國北美紅杉繁殖技術研究現狀[J]. 中國園藝文摘，2010（11）：47－48.

[8] 琚淑明，高明俠，徐德蘭. 耐寒北美紅杉無性快繁技術研究[J]. 林業實用技術，2009（1）：23－25 .

[9] 周元超，徐凌彥，于進英，等. 北美紅杉組織培養技術研究[J]. 西部林業科學，2010，39（4）：51.

[10] 尹麗莎，辛雅萱，李斌，等. 我國北美紅杉組織培養研究進展[J]. 現代園藝，2016（4）：13－15.

[11] 梁林峰. 基于Excel函數及圖表工具的樹干解析方法[J]. 林業調查規劃，2015，40（6）：11－16 .

[12] 胡國登. 埔上林場杉木大徑材生長規律研究[J]. 內蒙古林業調查設計，2008，31（4）：44－46，123.

[13] 楊玉盛. 不同栽植代數29年實生杉木生長規律的研究[J]. 林業科學，1999，35（1）：52－56.

[14] 李兵兵，原民龍，賈彥龍，等. 華北落葉松人工林生長規律研究[J]. 河北農業大學學報，2012，35（2）：61－64，71.

[15] 周戎．江蘇省云臺山地區楸樹生長規律與分布研究[D]. 南京：南京林業大學，2009．

[16] Sillett S C，Van Pelt R，Carroll A L，et al. How do tree structure and old age affect growth potential of California redwoods[J]. Ecol Monogr 2015，85（2）：181－212 .

[17] 劉發林，曾思齊，劉玉，等. 臭松次生林生長規律研究[J]. 中南林業科技大學學報，2014，34（7）：45－49.

[18] 白文斌，廖超英，康樂，等. 西藏昌都地區川西云杉林木生長規律研究[J]. 西北林學院學報，2012，27（5）：158－16.

Growth Regularity of Sequoia sempervirens in Zhejiang

GUAN Wei-yuan1，WU Jun1，ZHONG Zhi-zhen1，DONG Hai-ri1，ZHANG Shao-wei2

（1. Jiande Forestry Extension Center of Zhejiang, Jiande 311600, China; 2. Xin’anjiang Forest Farm of Zhejiang, Jiande 311605, China）

Sample p lots of 20m × 30m were es tablished on April 2016 in 35-year Sequia sempervirens plantation in Xin'anjiang Forest Farm, Zhejiang province. Complete enumeration was carried out in the plots, and 3 sample trees per plot were selected as analytic wood for determination of tree height, DBH and volume. The results showed that the curve of tree height and DBH growth was rectilinear figure, and that of volume increment was "S". The total increment of tree height, DBH and volume of 35-year S. sempervirens was 23.00m, 30.6cm and 0.3430m3. Their average annual growth was 0.70 m, 0.93 cm and 0.010 4 m3. There was no cross between the current annual growth and the mean growth curve, indicating that the trees were still in the fast growing stage. Comparisons of m ean DBH and h eight of the s ame a ge of S. sempervirens was m ade with that o f Cunninghamia lanceolata, it demonstrated that of the former was better than that of the latter.

Sequoia sempervirens; DBH; height; volume; growth

S 791.33

：A

：1001-3776（2017）03-0054-05

10.3969/j.issn.1001-3776.2017.03.010

2017-01-28；

2017-04-16

杭州市農業科研攻關項目“北美紅杉扦插繁育關鍵技術研究與示范”（20150932H39）

關維元，工程師，從事森林經營和林業技術推廣工作；E-mail：357165299@qq.com。通信作者：吳軍，工程師，從事林業技術推廣工作；E-mail：swx305@163.com。