36 年生紅錐人工林生長規律

盧晶晶

（廣西壯族自治區國有維都林場，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，材質優良，可用來建筑、造船等[2］，是中國南亞熱帶地區重要的優質鄉土珍貴用材樹種[3］。紅錐的研究主要集中在優質種質資源收集[4，5］、苗期的家系研究[6］、栽培技術研究[7，8］、紅錐天然林土壤理化性質及水源涵養功能及天然分布與適生條件研究[9，10］，關于人工林生長規律和生產力方面的研究較少[11，12］。尚未有對36 年生廣西壯族自治區紅錐人工林生長規律的研究。為此，該研究在實地調查、樹干解析基礎上進行樹高、胸徑、材積生長分析，揭示紅錐人工林的生長規律，為紅錐人工林發展提供參考依據。

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，屬熱帶季風氣候區，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 ℃，持續日數為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，調查時林分保存密度為450 株∕hm2，林分郁閉度0.6。調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

在全面實地調查并分析林分狀況的基礎上按照典型選樣原則，在紅錐人工林林分內選擇母巖一致、海拔、坡向、坡位等立地條件相近的3 塊標準地，設置規格為20 m×20 m，并進行每木檢尺，測量其樹高和胸徑[13］。在標準地內按不同徑階伐取6 株生長正常、無病蟲害、不斷梢的優勢木作為解析木；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系等；伐倒前確定根頸位置和胸徑，標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明南北向，并以分式形式注記。查定各圓盤年輪個數，刨光圓盤工作面，并通過髓心劃出東西、南北2 條直徑線，查數圓盤年輪個數；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之差，即為林木生長到該斷面高度所需的年數，根據斷面高度以及生長到該斷面高度所需的年數繪制樹高生長過程曲線；繪制樹干縱斷面圖，以橫坐標為直徑、縱坐標為樹高，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，通過對比分析相關指數R2等擬合統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系進行非線性迭代回歸分析，獲得所需數據，對樹高、胸徑及材積的生長隨年齡變化關系進行擬合[14］。

表1 回歸方程模型

2 結果與分析

2.1 胸徑生長規律分析

為分析紅錐胸徑的生長特性及規律，對樹干解析的數據進行計算，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，說明紅錐生長的環境條件在較長時間內比較穩定；而連年生長量表現出較大的波動性，可能是由年際間環境的變化，尤其是水熱條件的變化和激烈的種內競爭造成的。胸徑連年生長量出現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 年出現急劇下降，之后趨于平穩，增長量穩定在0.5～1.0 cm。胸徑平均生長量高峰出現在第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，主要是由于當年的夏秋季溫度較高，降水量大，蒸發量大，植物蒸騰量也大，有利于增強植物生長過程中營養物質的吸收與代謝，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

表2 紅錐樹干生長過程

2.3 材積生長規律分析

材積是樹木高度、粗度和干形交互影響的結果，從利用角度上，樹干材積的經濟價值最大。紅錐材積的生長特性及規律見圖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，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，材積總生長量大農業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境以及人為干擾等因素影響而發生波動，尤其是連年生長量對外界環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系，結果見表3。以相關系數（R2）最大作為判斷最優方程的標準，擬合方程的參數估計值以及利用胸徑生長模擬方程的預測值與實測值進行X2檢驗，分別得出胸徑、樹高、材積的最優生長方程見表4，材積最優模擬方程為考爾夫（Korf）方程，Y=329.728e-19.569T-0.354，相關系數R2為0.999。

表3 紅錐樹高、胸徑及材積與年齡的回歸分析數據

表4 胸徑、樹高、材積的最優生長方程

3 小結與討論

胸徑是衡量樹木大小的重要指標，也是林分調查最常用的調查因子，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律。胸徑連年生長量波動較大，可能是由年際間環境的變化，尤其是水熱條件的變化和激烈的種內競爭造成的，在第3 年出現最大值，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 年出現峰值，2 條曲線在第8、10、12、14、16、29 年時相交，這與林分的經營措施、氣候因素等影響有關。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，出現生長緩慢現象，而胸徑和樹高在第16 年之后生長開始減緩，建議可在7 年內進行撫育間伐，為林木生長提供一個良好的生長空間。