井岡山自然保護(hù)區(qū)羅浮栲生長過程研究

吳春生 舒春節(jié) 劉苑秋 魏曉華 莫其峰

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江西 南昌 330045；2.加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)(Okanagan)地球與環(huán)境科學(xué)系，溫哥華 加拿大；3.中國科學(xué)院華南植物園，廣東 廣州510520)

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井岡山自然保護(hù)區(qū)羅浮栲生長過程研究

吳春生1舒春節(jié)1劉苑秋1魏曉華2莫其峰3

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江西 南昌 330045；2.加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)(Okanagan)地球與環(huán)境科學(xué)系，溫哥華 加拿大；3.中國科學(xué)院華南植物園，廣東 廣州510520)

以江西井岡山國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的羅浮栲為研究對象，利用典型樣地選擇、每木檢尺及樹干解析等方法，對羅浮栲的生長過程及各器官生物量分配情況進(jìn)行了初步研究。結(jié)果表明：羅浮栲胸徑連年生長量為0～10、30～40 a，胸徑生長迅速，連年生長量高峰達(dá)0.585 cm，60 a胸徑達(dá)到27.2 cm；羅浮栲高生長量在30 a達(dá)到9.80 m，成為優(yōu)勢木；羅浮栲材積生長量在0～20 a生長緩慢，20～60 a一直處于快速生長階段，連年生長量60 a達(dá)到0.022 6 m3；羅浮栲平均生長量與連年生長量曲線沒有相交，說明羅浮栲到60 a還未達(dá)到數(shù)量成熟齡。羅浮栲的生長發(fā)育分3個(gè)時(shí)期，0～20 a為幼齡期，20～50 a為速生期，50～60 a為壯齡期。

羅浮栲；樹干解析；生長規(guī)律；生物量；自然保護(hù)區(qū)

羅浮栲(Castanopsisfabric)又稱羅浮錐，是殼斗科(Fagaceae)栲屬(Castanopsis)木本植物，在我國主要分布于四川、云南及長江以南亞熱帶海拔350～900 m地區(qū)，一般生長于濕潤的山地林中，是常綠闊葉林的主要伴生樹種，較少成為建群種，純林較少，但在森林生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位。羅浮栲具有栲膠產(chǎn)量高、質(zhì)量好、材質(zhì)好，為加工及化工提供了較好的原材料，且具有很好的水土保持作用，是目前發(fā)展商品林很好的選擇樹種之一[1-3]。

目前，國內(nèi)對羅浮栲有一定的研究，吳文譜[4]報(bào)道了我國羅浮栲林的主要林型;陳堅(jiān)等[5]研究了福建建甌萬木林自然保護(hù)區(qū)羅浮栲群落特征;畢曉麗[6]對萬木林自然保護(hù)區(qū)羅浮栲群落的物種多樣性進(jìn)行了分析；劉仁林等[7]對江西井岡山羅浮栲林群落種群生態(tài)數(shù)量場特征進(jìn)行了研究；陳宏偉等[8]對廣西受干擾羅浮栲林進(jìn)行了群叢分類；付達(dá)靚等[1]對戴云山國家級自然保護(hù)區(qū)羅浮栲群落特征進(jìn)行了報(bào)道。以上研究成果主要集中在羅浮栲林的生態(tài)學(xué)方面，對于羅浮栲解析木的研究文獻(xiàn)不多。羅浮栲的多種用途已經(jīng)受到越來越多的人關(guān)注，其木材暢銷不衰，供不應(yīng)求，而且發(fā)展前景很好，但隨著大量天然林被采伐，后備資源有枯竭之勢，而人工栽培還缺少經(jīng)驗(yàn)。

井岡山位于江西省西南部，森林植被為亞熱帶常綠闊葉林，其中羅浮栲林是最常見的森林類型之一，主要分布在溝谷和山坡中、下部。本研究利用典型樣地選擇、每木檢尺及解析木等方法，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法對其生長規(guī)律進(jìn)行研究，以期掌握羅浮栲的特殊生長規(guī)律，從而為其人工培育和科學(xué)管理提供理論依據(jù)。

1 研究地自然概況

研究地設(shè)井岡山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，位于江西省西南部， 地處湘贛兩省交界的羅霄山脈中段、萬洋山的中部，西與湖南省炎陵縣接壤， 西南、西北分別與江西省遂川縣、井岡山市大垅鎮(zhèn)、鵝嶺鄉(xiāng)相鄰。保護(hù)區(qū)內(nèi)氣候溫暖濕潤，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。區(qū)內(nèi)四季分明，夏季多暴雨，冬季多濃霧。年均氣溫為14～17 ℃，年均降水量1 856.5 mm，年均蒸發(fā)量728.3 mm，相對濕度84%；年均有霧日78 d，無霜期247 d。井岡山自然保護(hù)區(qū)區(qū)內(nèi)地貌較為復(fù)雜，按照形態(tài)不同，地貌可分為山體、河谷、構(gòu)造盆地和巖溶等類型，最高海拔1 799.4 m，最低海拔僅230 m[9]。

2 研究方法

2013年12月對井岡山進(jìn)行森林碳匯調(diào)查，在林分踏查的基礎(chǔ)上，選擇具有代表性的3塊羅浮栲常綠闊葉林標(biāo)準(zhǔn)樣地，樣地情況見表1。樣地面積0.08 hm2(28.28 m×28.28 m)，用羅盤儀定邊界，閉合差不超過1/200。對樣地內(nèi)所有羅浮栲進(jìn)行每木檢尺，計(jì)算出每一標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)羅浮栲活立木的平均樹高和平均胸徑，選擇生長正常、無偏冠、無病蟲害，不斷稍的平均木或標(biāo)準(zhǔn)木作解析木(取3株)，以2 m為一區(qū)分段進(jìn)行樹干解析，在高度為0、1.0、1.3、3.0、5.0、7.0、9.0 m等直至樹頂各區(qū)分段分別取1個(gè)約4～5 cm厚的圓盤，打磨好帶回實(shí)驗(yàn)室，并以10 a為1齡階距查數(shù)各圓盤的年輪數(shù)，進(jìn)行樹干解析測算，分析其生長規(guī)律[10-11],并對各部分分樹干、枝、葉、根分別稱取生物量，測得鮮質(zhì)量。數(shù)據(jù)分析及制圖采用Excel 2003等軟件完成。

表1 樣地基本情況Tab.1 Sample basic situation

注：樣地信息來源于2013年12月對井岡山森林碳匯調(diào)查數(shù)據(jù)。甜櫧(Castanopsiscandata),木荷(Schimasuperba),虎皮楠(Daphniphyllumoldhamii)。

3 結(jié)果與分析

3.1 胸徑生長過程分析

羅浮栲解析木胸徑生長過程見圖1。由圖1可以看出，羅浮栲胸徑連年生長量出現(xiàn)2個(gè)階段：一個(gè)是快—慢—快階段，另一個(gè)是下降—回升階段?？臁焐L階段中，0～10、30～40 a胸徑處于快速生長，連年生長高峰達(dá)0.585 cm；10～30 a胸徑連年生長變的緩慢。下降—回升階段中，40～50 a胸徑生長明顯下降，下降至0.490 cm；50～60 a胸徑連年生長量稍微回升，回升至0.495 cm。

胸徑平均生長量初期生長較快，10 a后緩慢生長，一直保持緩慢生長到60 a，平均生長量仍沒有出現(xiàn)最大值，此時(shí)平均生長量達(dá)0.453 cm。樹木胸徑連年生長量與平均生長量呈現(xiàn)出如下關(guān)系：

1) 連年生長量和平均生長量隨著年齡的增加都在增加，且樹木在10 a以下的幼齡階段，連年生長量與平均生長量其增長速度相當(dāng)，差別較小。

2) 在樹木生長10 a以后，樹木慢慢地進(jìn)入了快速生長階段，連年生長量增加速度明顯大于平均生長量；且最大生長速率出現(xiàn)在30～40 a。

3) 生長到達(dá)40 a后，樹木生長速率開始下降，此時(shí)，連年生長量達(dá)到高峰時(shí)，而平均生長量卻還在增加。

從兩者的關(guān)系可知，胸徑連年生長量曲線與平均生長量曲線會在某一年相交，此時(shí)平均生長量達(dá)到最大值，之后平均生長量大于連年生長量，此時(shí)胸徑生長達(dá)到數(shù)量成熟齡。圖中顯示2條曲線還未到達(dá)相交的生長年齡，羅浮栲60齡樹還處于生長期，未達(dá)到成熟齡。

3.2 樹高生長過程分析

羅浮栲解析木樹高生長過程見圖2。

由圖2可以看出，在整個(gè)生長過程中，樹高連年生長量曲線呈現(xiàn)升—降—升—降的過程。0～10 a連年生長量達(dá)到高峰，為0.40 m；10～30 a樹高連年生長量開始下降，其中10～20 a下降緩慢，20～30 a下降較快，從0.38 m下降到0.20 m；30～50 a連年生長量有所回升，從0.20 m上升到0.25 m；50～60 a連年生長量又開始下降，下降到60 a的0.20 m。連年生長量在30 a有一個(gè)回升的過程，從影響樹高生長的主要因素考慮， 10～30 a生長下降是由于樹木還處在幼齡時(shí)期，生長受到周圍樹木干擾，成為被壓木，生長到達(dá)30 a，樹高達(dá)到9.80 m，30～50 a生長量出現(xiàn)回升時(shí)因?yàn)闃涓哌_(dá)到了脫離周圍樹木影響的高度，成為樣地中的優(yōu)勢木。

平均生長量前期較大，10 a達(dá)到最大值，為0.40 m，此后漸漸下降，60 a平均生長量為0.27 m。連年生長量在10 a出現(xiàn)最大值，在50 a再次出現(xiàn)峰值。平均生長量曲線與連年生長量曲線交于10 a，此后連年生長量小于平均生長量，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行撫育間伐，以保證林木充足的營養(yǎng)空間，滿足樹冠生長發(fā)育的需要。

3.3 材積生長過程分析

羅浮栲解析木材積生長過程見圖3。

由圖3可知，材積連年生長量前20 a生長緩慢，20 a后生長大幅度上升。20～60 a一直處于速生期，連年生長量60 a達(dá)到0.022 6 m3。材積平均生長量前20 a較小，20 a平均生長量為0.000 8 m3，此后生長逐漸加快，60 a平均生長量達(dá)到0.008 7 m3，仍處于上升期。連年生長量與平均生長量未相交，且兩者都未達(dá)到最大值，說明羅浮栲到60 齡時(shí)仍處于生長旺盛期，沒有達(dá)到數(shù)量成熟齡。羅浮栲材積連年生長量與平均生長量沒有相交的原因比較復(fù)雜，主要有樹種的生物學(xué)特性及樹木所處的生長環(huán)境等。從羅浮栲的生物學(xué)特性看：前20 a生長緩慢，20 a后進(jìn)入速生階段，直到60 a生長速度還很快，由此判斷該樹還未達(dá)到數(shù)量成熟年齡。從樹木所處的生長環(huán)境分析：天然林中樹木的生長很容易被周圍大樹所壓，生長呈現(xiàn)被壓狀態(tài)，從而生長變得緩慢，當(dāng)周圍的大樹被砍掉或者自己生長到一定的高度后，有良好的生長空間和光照，此時(shí)會出現(xiàn)短暫的快速生長現(xiàn)象，其材積連年生長量也會短暫的快速增加，當(dāng)樹木達(dá)到一定高度，生長環(huán)境和周圍的樹種達(dá)到平衡之后，材積連年生長量速率會下降，而材積平均生長量卻會一直增加。因此，材積連年生長量和平均生長量到一定年齡時(shí)總會相交，此時(shí)羅浮栲也就達(dá)到數(shù)量成熟階段。

3.4 羅浮栲不同器官的生物量及分配率

經(jīng)過對羅浮栲樹干進(jìn)行解析分析，各部分生物量鮮質(zhì)量見表2。從表2可知，樹干鮮質(zhì)量為613.15 kg，占全株總生物量(956.50 kg)的64.10%；地下部分的生物量為214.60 kg，占全株總生物量的22.44%；枝葉部分的生物量為128.75 kg，占總生物量的13.46%。生物量總體分配格局為干材部分>地下部分>枝葉部分。

表2 羅浮栲各器官生物量及其分配率Tab.2 Castanopsis fabri organ biomass and its allocation rate

4 結(jié) 語

1) 羅浮栲胸徑初期生長較快，0～10、30～40 a處于生長高峰期，到40 a才緩慢下來，50 a后生長緩慢上升，呈現(xiàn)快—慢—快和下降—回升2個(gè)過程；樹高生長呈現(xiàn)升—降—升—降的過程，2個(gè)生長高峰樹高分別為10 齡(4.0 m)和50齡(14.4 m)；材積在前20 a生長緩慢，20 a之后生長大幅度上升，60 a材積達(dá)到0.520 1 m3，60 a材積平均生長量與連年生長量曲線未相交，羅浮栲生長未達(dá)到數(shù)量成熟齡。根據(jù)羅浮栲胸徑、樹高、材積連年生長量，可將60a生羅浮栲生長發(fā)育分3個(gè)時(shí)期：0～20 a為幼齡期，20～50 a為速生期，50～60 a為壯齡期。從不同生育階段的生長情況看，羅浮栲幼齡期胸徑與樹高生長迅速，此時(shí)應(yīng)根據(jù)林分狀況，加強(qiáng)林地管理，及時(shí)施肥和撫育間伐，以改善林分衛(wèi)生狀況。增加林木樹冠的營養(yǎng)空間，從而提高林分產(chǎn)量和質(zhì)量。壯齡期材積生長迅速增加，樹高生長開始逐漸下降。

2) 在羅浮栲的生物量空間分配上，干材部分占全株生物量的64.10%，總趨勢為干材部分>地下部分>枝葉部分。不同地區(qū)羅浮栲群落在群落結(jié)構(gòu)上相同，均可分為喬木層、灌木層、草本層3個(gè)層次，保證喬木層的充分生長就可以產(chǎn)生最大的木材生物量。因海拔、坡向、土壤類型、人為干擾以及群落演替情況各有特點(diǎn)，不同區(qū)域的羅浮栲數(shù)量及組成、群落外貌、物種多樣性等方面會存在一定差異，所以科學(xué)管理對于促進(jìn)羅浮栲的生長具有重要的意義。

3) 羅浮栲群落植物生活型以高位芽植物占優(yōu)，葉片以革質(zhì)的中小型全緣單葉為主。群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成層現(xiàn)象明顯，喬木層以羅浮栲為建群種，在群落中占主導(dǎo)優(yōu)勢，但是其幼樹幼苗較少。羅浮栲速生期較長，用途廣泛，只要適地適樹，不僅20 a后材積生長量大，而且生長能適應(yīng)環(huán)境，提供大量栲膠，經(jīng)濟(jì)效益較好，有很大培育前景，是重要的優(yōu)良造林樹種。

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(責(zé)任編輯 韓明躍)

A Preliminary Study of the Jinggangshan Nature ReserveCastanopsisfabricGrowth Pattern of Biomass Allocation

WU Chun-sheng1，SHU Chun-jie1，LIU yuan-qiu1，WEI Xiao-hua2，MO Qi-feng3

(1.College of Forestry, Jiangxi Agricultural University，Nanchang Jiangxi 330045,China；2.Earth and Environmental Science Department, University of British Columbia,Okanagan Vancouver, Canada;3.South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences,Guangzhou Guangdong 510520,China )

This article took the Jiangxi Jinggangshan National Nature Reserve ofCastanopsisfabricas the research object,through the use of typical sampling,each wooden foot and trunk analysis and other methods,to undertake preliminary study ofCastanopsisfabrigrowth and biomass allocation pattern.The results showed that,at twoCastanopsisfabrigrowth periods:0-10 a,30-40 a,DBH growth in successive years was rapid,the peak of 0.585 cm.DBH of 60 a reached 27.2 cm.Castanopsisfabritree height growth in 30 a to 9.80 m,become the dominant tree;Castanopsisfabrivolume in 0-20 a was slow growth,yet 20-60 a has been a rapid growth phase,annual growth volumeof 60 a to 0.022 6 m3.Castanopsisfabriaverage growth rate and the annual growth volume curves did not intersect,indicating thatCastanopsisfabriof 60 a also did not reach maturity age.The growth ofCastanopsisfabriwas divided into 3 periods:0-20 a for the juvenile stage，20-50 a for a fast-growing period,50-60 a for strong age.

Castanopsisfabric;stem analysis;growth rhythm;biomass; nature protection area

2014-12-19

中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)項(xiàng)目(XDA05050205)資助。

劉苑秋(1963—)，女，博士，教授。研究方向：森林生態(tài)、恢復(fù)生態(tài)。Email：liuyq404@163.com。

10.11929/j.issn.2095-1914.2015.04.010

S758.5

A

2095-1914(2015)04-0058-04

第1作者：吳春生(1990—)，男，碩士生。研究方向：森林培育。Email:1013259834@163.com。