廣西南寧46年生降香黃檀人工林生長規(guī)律

梁建平，蔣軍林，秦武明，吳道念，嚴(yán) 理，吳 敏，姜 翠

（1.廣西良鳳江國家森林公園，廣西 南寧530031；2.廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西南寧530004）

廣西南寧46年生降香黃檀人工林生長規(guī)律

梁建平1，蔣軍林1，秦武明2，吳道念1，嚴(yán) 理2，吳 敏1，姜 翠2

（1.廣西良鳳江國家森林公園，廣西 南寧530031；2.廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西南寧530004）

針對廣西南寧良鳳江樹木園內(nèi)46年生降香黃檀Dalbergia odorifera人工林生長規(guī)律進(jìn)行研究，通過進(jìn)行樹干解析的方法闡述這一珍貴紅木樹種的生長規(guī)律。結(jié)果表明：46年生降香黃檀平均樹高、胸徑、去皮單株材積分別為18.70 m，21.6 cm和0.401 9 m3·株-1。降香黃檀的樹高連年生長量呈現(xiàn)明顯的 “高—低—高”規(guī)律，幼苗期其高增長較快，至35年生之后呈現(xiàn)較穩(wěn)定的樹高生長趨勢并最終達(dá)到18.70 m。降香黃檀的胸徑生長在46年生的生長期中出現(xiàn)2次較明顯的穩(wěn)定期，分別是14～28年生及32～46年生。在材積生長量方面，降香黃檀的材積生長在珍貴闊葉樹中處于中上水平。降香黃檀在8年生前后開始出現(xiàn)心材，46年生時(shí)心材直徑平均值為10.8 cm。圖5表2參18

森林培育學(xué)；降香黃檀；生長規(guī)律；紅木；心材

降香黃檀Dalbergia odorifera屬蝶形花科Papilionaceae黃檀屬Dalbergia，又名海南黃花梨，花梨木，花梨母等。其樹高為10～15 m，樹皮粗糙呈褐色，羽狀復(fù)葉，圓錐花序，莢果舌狀［1］，原產(chǎn)于海南島，其木材質(zhì)極佳，是國家紅木標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定的33種紅木中原產(chǎn)中國的珍貴種的一種，僅次于最為優(yōu)異的檀香紫檀Pterocarpus santalinus［2］。其心材呈紅褐色，材質(zhì)堅(jiān)實(shí)厚重紋理細(xì)膩多變，為上等家具良材；有香味，可作香料；根部心材名降香，為良好的鎮(zhèn)痛劑，又治刀傷出血。降香黃檀木料與雞翅木、紫檀木、鐵力木并稱中國古代 “四大名木”［3］。由于過度采伐，降香黃檀一度瀕危，被列為國家二級(jí)保護(hù)植物，但受其心材市場價(jià)格的不斷攀升，近年來降香黃檀人工林栽植已蔚然成風(fēng)。文獻(xiàn)［4］記載降香黃檀7～8年生可形成心材，黎素平等［5］研究認(rèn)為是9～15年生，但由于現(xiàn)存人工種植的降香黃檀大都林齡較小，因而國內(nèi)對于降香黃檀生長規(guī)律的研究幾乎空白（朱聲管等人曾對降香黃檀幼苗進(jìn)行研究［6］）。目前，研究主要集中在幼苗生長及生理實(shí)驗(yàn)［7-11］等方面。本研究的降香黃檀樹齡46 a，已經(jīng)達(dá)到成材的年限，進(jìn)行生長規(guī)律剖析將會(huì)為降香黃檀的栽植、撫育管理乃至投資提供一定理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西南寧良鳳江國家森林公園內(nèi)，22°40′N，108°21′E。園內(nèi)地貌多為較低矮山丘，坡度較小，水熱豐富，海拔為80～220 m，相對高度30～140 m，年平均氣溫為21.6℃，1月平均氣溫為12.4℃，極端最低氣溫-1.4℃，7月平均氣溫28.3℃，極端最高氣溫39.5℃，年平均霜期5 d，年降水量1 340 mm，4-9月為雨季，相對濕度65%～80%。土壤類型為砂頁巖發(fā)育形成的赤紅壤，厚度為80 cm以上。所選降香黃檀人工林為1968年栽植，面積為1.5 hm2，平均樹高為18.7 m，平均胸徑21.6 cm。與海紅豆Adenanthera pavonina，枸骨木Swida wilsoniana和陰香Cinnamomum burmanni等混交。混交林中降香黃檀保留密度為75株·hm-2，林分郁閉度為0.8。

2 材料與方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置與調(diào)查

根據(jù)試驗(yàn)地內(nèi)不同立地情況設(shè)置3塊標(biāo)準(zhǔn)地，面積均為20 m×20 m，共計(jì)1 200 m2。記錄每塊標(biāo)準(zhǔn)地的立地情況 （坡位、坡向、坡度、海拔等），在樣地內(nèi)對降香黃檀進(jìn)行每木檢尺，測量其樹高、胸徑、枝下高、冠幅等信息，并測量記錄樣地內(nèi)混交樹種的平均樹高和平均胸徑。

2.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)降香黃檀每木檢尺的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（表1），在每塊標(biāo)準(zhǔn)地分別選取2株生長正常、具有代表性的平均木 （因50年生降香黃檀價(jià)值珍貴，故伐倒木數(shù)量較少）。在伐倒前標(biāo)記樹木生長南北向，對標(biāo)準(zhǔn)木在離地10 cm處進(jìn)行機(jī)械伐倒，此后在0，1.3，1.6，3.6，5.6 m……按2 m分段依次截取5 cm厚的圓盤（截取到枝頂末梢）。在圓盤的一面做好標(biāo)記（南北線、截段記號(hào)），將圓盤在現(xiàn)場用保鮮膜密封處理，于當(dāng)日帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樹干解析（采用傳統(tǒng)年輪確定法與年輪掃描儀相結(jié)合的方法），分析降香黃檀樹高、胸徑、材積的具體生長情況。

樹木的胸高形數(shù)是指其材積與以樹干胸高斷面作為比較圓柱體之比，它的大小可以反映樹干粗度變化的快慢，其計(jì)算公式為f1.3=V/（g1.3·h）。其中：V為材積，g1.3為胸高斷面積，h為樹高。

表1 立地條件及每木檢尺平均數(shù)Table 1 Site conditions and every wood scaling averages

3 結(jié)果與分析

3.1 樹高生長規(guī)律分析

由表1可知：46年生降香黃檀的樹高平均值為18.70 m。降香黃檀作為優(yōu)質(zhì)紅木用材樹種，其樹高生長較一般速生樹種較低，但高于南方鐵杉Tsuga tchekiangensis等樹種，尤其是其前10年生能達(dá)到5.78 m的樹高，是南方鐵杉前10年生樹高總生長量1.78 m的3.24倍［12］。由圖1可知：降香黃檀樹高在生長過程中其平均生長量大體維持在0.5 m·a-1的速率，在10年生達(dá)到最大5.78 m·a-1，此后下降并趨于穩(wěn)定。而連年生長量則隨年齡增長出現(xiàn)較劇烈的變化趨勢，其中樹高連年生長量最大值出現(xiàn)在第6年，為0.865 m·a-1，最小值出現(xiàn)在26年生為0.055 m·a-1。并且在38年生之前大致呈現(xiàn) “高—低—高”的趨勢，在38年生之后逐步穩(wěn)定在0.3 m·a-1左右。樹木的高生長受到諸多因素的影響，包括外界的光、熱、水、養(yǎng)分以及內(nèi)部植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、生長節(jié)律等。從降香黃檀較明顯的高生長波動(dòng)趨勢可以推測，受環(huán)境變化影響較大，具體原因有待更詳細(xì)的氣候資料驗(yàn)證，也可能是由于外源刺激內(nèi)部生長調(diào)節(jié)機(jī)制所導(dǎo)致，但總體降香黃檀的高生長在早期具有較大潛力。

3.2 胸徑生長規(guī)律

46年生降香黃檀平均胸徑為21.6 cm。據(jù)圖2可見：降香黃檀生長過程中出現(xiàn)了2次較長的穩(wěn)定期，自最初的最大連年生長量1.3 cm·a-1一直下降到第10年的0.5 cm·a-1，下降幅度達(dá)到了160%，可知降香黃檀的胸徑生長在幼苗期保持較高的生長速度，此后一直下降。在11年生時(shí)短暫升高到0.65 cm·a-1，此后從第14～28年，降香黃檀的胸徑連年生長量較穩(wěn)定的保持在0.4 cm·a-1附近。這一階段為降香黃檀胸徑生長的第1個(gè)穩(wěn)定期。在第30年出現(xiàn)短暫升高后同樣快速進(jìn)入下降期，32～46年生，中間雖有較小升降，但此階段降香黃檀的胸徑生長大致維持在0.2～0.3 cm·a-1。

相較于高生長的明顯波動(dòng)，降香黃檀的粗生長較穩(wěn)定。但混交種植的降香黃檀人工林中其他樹種的撫育方式、采伐年限、林冠變化等諸多因素直接影響到林分密度，降香黃檀胸徑生長與密度的關(guān)系值得進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)論證。作為多年培育的大徑材樹種，降香黃檀胸徑還是保持了較高的生長速度，若能合理撫育將會(huì)表現(xiàn)出更大生長潛力。

圖1 降香黃檀樹高生長過程Figure 1 Dalbergia odorifera tree height growth

圖2 降香黃檀胸徑生長過程Figure 2 Dalbergia odorifera DBH growth

3.3 材積生長規(guī)律

46年生降香黃檀平均單株材積生長量為0.401 9 m3。由圖3可知：降香黃檀的材積平均生長量在4年生中一直處于波浪式增長，最終達(dá)到了0.087 m3·a-1。在14年生之前其連年生長較平緩，自第18年開始出現(xiàn)快速增長，在40年生時(shí)達(dá)到最高的0.017 m3，其中22年生，24年生，36～38年生出現(xiàn)較大幅度下降，但總體一直保持增長趨勢。從材積生長趨勢可以看出降香黃檀連年生長量與平均生長量遠(yuǎn)未達(dá)到相交的時(shí)間點(diǎn)，證明其距離數(shù)量成熟還有較大差距，林木材積增長的空間很大。

3.4 胸高形數(shù)與樹高指數(shù)

胸高形數(shù)可以反映出樹干形狀的通直和完滿度。由圖4可以看出：降香黃檀的胸高形數(shù)呈現(xiàn)下降并趨于穩(wěn)定的趨勢，其中2年生胸高形數(shù)值極高的原因?yàn)楦咴鲩L顯著大于粗增長。其胸高形數(shù)一直保持在0.5以上，最低值為18年生的0.514，46年生時(shí)為0.586，高于36年生頂果木Acrocarpus fraxinifolius的0.45［13］，可看出降香黃檀具有干形通直的生長特點(diǎn)，這是保證出材率的重要特征。樹高指數(shù)是樹高與胸徑生長率的比值，一定程度反映樹木高生長的能力。從圖5可以看出：除個(gè)別年份樹高指數(shù)數(shù)值小于1，降香黃檀生長的絕大部分年限都大于1，說明降香黃檀保持了較高的高生長態(tài)勢。

圖3 降香黃檀材積生長過程Figure 3 Dalbergia odorifera volume growth

圖4 降香黃檀胸高形數(shù)Figure 4 Dalbergia odorifera breast height form factor

3.5 生長率

圖5 降香黃檀生長率Figure 5 Dalbergia odorifera growth rates

3.6 心材生長規(guī)律

46年生降香黃檀人工林的心材生長規(guī)律如表2所示。由表2可知：降香黃檀在8年生前后開始出現(xiàn)心材，與前人的研究相符。46年生時(shí)平均心材直徑為10.8 cm，對應(yīng)的胸徑為21.6 cm，所采樣木中最大心材直徑為16.9 cm，對應(yīng)胸徑為25.8 cm?？梢钥吹剑鹤孕牟某霈F(xiàn)時(shí)心材比為7.30%至第46年時(shí)為49.54%，年增長速率為1.11%，最大心邊材比出現(xiàn)在38年生，為50.00%，但是此后一直保持在49.00%以上。

在對心材的分析中發(fā)現(xiàn)降香黃檀樹干的心材生長具有隨機(jī)性，例如會(huì)出現(xiàn)樹干兩端生長心材但中段無心材的現(xiàn)象，以及同一斷面出現(xiàn)2處甚至3處心材生長點(diǎn)并且相互不融合等現(xiàn)象。

表2 降香黃檀整樹胸徑和心材Table 2 Dalbergia odorifera whole-tree diameter at breast height,heartwood

4 結(jié)論與討論

46年生降香黃檀人工林平均樹高、胸徑和單株去皮材積分別為：18.70 m，21.6 cm和0.401 9 m3·株-1。降香黃檀的樹高、胸徑生長都有各自的規(guī)律性，樹高的連年生長量呈現(xiàn)明顯的 “高—低—高”規(guī)律，幼苗期高增長較快，至35年生之后樹高生長較穩(wěn)定。廣西南寧地區(qū)46年生的灰木蓮Manglietia glauce樹高為22.80 m［14］，黑龍江省伊春地區(qū)46年生長白落葉松Larix olgensis平均樹高可達(dá)23.7 m［15］，福建光澤地區(qū)46年生南方鐵杉平均樹高為11.8 m［12］。降香黃檀的胸徑生長在46年的生長期中出現(xiàn)2次較明顯的穩(wěn)定期，分別是14～28年生及32～46年生。在這2個(gè)時(shí)期內(nèi)，降香黃檀的胸徑生長沒有太大的波動(dòng)。對比發(fā)現(xiàn)：46年生灰木蓮胸徑為21.72 cm，長白落葉松為20.70 cm，福建光澤地區(qū)南方鐵杉為21.25 cm?？梢钥闯?，降香黃檀的胸徑生長大致與灰木蓮等闊葉樹以及長白落葉松、南方鐵杉等針葉樹達(dá)到同一水平。在材積生長量方面，對比可知46年生灰木蓮材積為0.469 5 m3·株-1，46年生南方鐵杉去皮材積為0.223 9 m3·株-1，可知降香黃檀的材積生長處于較高水平。其連年生長量呈現(xiàn)波浪式增長，在14年生之前其連年生長較平緩，自18年生開始出現(xiàn)快速增長，在40年生時(shí)達(dá)到最高的0.017 m3·株-1，其間的22年生、24年生、36～38年生出現(xiàn)較大幅度下降，但總體趨勢一直處于較快增長。從材積生長趨勢可以看出：降香黃檀連年生長量與平均生長量遠(yuǎn)未達(dá)到相交的時(shí)間點(diǎn)，證明其距離數(shù)量成熟還有較大差距，其材積增長的空間還很大。根據(jù)材積的波動(dòng)變化可推測降香黃檀材積生長受到溫度、降水及林冠變化導(dǎo)致的光照變化等季節(jié)性或周期性外界環(huán)境影響。降香黃檀的胸高形數(shù)維持在0.5以上，表明其樹干通直圓滿，樹高、胸徑及材積生長率均隨著林齡增加而降低，并且均是先快后慢的趨勢。其中胸徑的生長率下降平穩(wěn)，樹高和材積的生長率下降趨勢波動(dòng)較大。

降香黃檀的心材形成機(jī)理較復(fù)雜，目前對各種產(chǎn)生心材樹種的研究發(fā)現(xiàn)，其形成機(jī)理主要表現(xiàn)在邊材向心材轉(zhuǎn)變的過程中發(fā)生的一系列理化變化，包括酶活性、含水量、營養(yǎng)元素等物質(zhì)的變化以及特殊代謝物的產(chǎn)生等［16］。而決定心材數(shù)量或體積的臨界點(diǎn)在于樹體的生長發(fā)育中邊材和心材的比例達(dá)到利于自身生長的最佳水平［17］，所以在理論上可以通過人工干預(yù)如修枝等手段和人為外源刺激等方法促進(jìn)降香黃檀心材的形成。賈瑞豐［18］研究發(fā)現(xiàn)：降香黃檀的心材形成主要來自于水分脅迫、真菌菌液、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)等改變了樹體的內(nèi)部代謝或直接加速邊材轉(zhuǎn)變成為心材。降香黃檀在第8年前后開始出現(xiàn)心材，46年生時(shí)心材直徑平均值為10.8 cm，對應(yīng)植株胸徑為21.6 cm。可以看到自心材出現(xiàn)時(shí)心邊材比例7.3%至46年生時(shí)49.54%，年增長速率為1.11%，最大心邊材比出現(xiàn)在第38年，此后一直保持在49.00%以上，較穩(wěn)定。

本研究中發(fā)現(xiàn)：降香黃檀作為名貴的紅木用材樹種，其生長速度在某些方面并不緩慢，若能保證立地條件和幼苗期通直的生長趨勢，降香黃檀的成材率極為可觀，但由于心材的生長具有不確定性，因而對于降香黃檀的種植推廣不能盲目。另一方面，可適當(dāng)人工干預(yù)其心材的形成，諸如在其胸徑、樹高及材積生長的高峰期加大水肥的供給；幼苗期對混交樹種進(jìn)行適當(dāng)整枝以保證光照強(qiáng)度；在其心材形成初期采用外源刺激的手段加速其生長等。

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Growth rule for a 46-year-old Dalbergia odorifera in Nanning,Guangxi

LIANG Jianping1,JIANG Junlin1,QIN Wuming2,WU Daonian1,YAN Li2,WU Min1,JIANG Cui2
（1.Guangxi Liangfengjiang National Forest Park,Nanning 530031,Guangxi,China;2.College of Forestry,Guangxi University,Nanning 530004,Guangxi,China）

To protect a precious redwood tree,Dalbergia odorifera,this study determined the growth rule for a 46-year-old D.odorifera from Liang Fengjiang Garden in Nanning,Guangxi.Results showed an average tree height of 18.7 m,DBH of 21.6 cm,and volume of 0.401 9 m3·tree-1.Tree height followed an annual increment pattern of“high—low—high” from the seedling stage to 35 years of age.Afterward a relatively stable growth in tree height occurred.DBH growth had two relatively obvious plateaus from years 14-28 and 32-46.Volume growth was high for a precious hardwood with heartwood in the most recent 8 years averaging a diameter of 10.8 cm.［Ch,5 fig.2 tab.18 ref.］

silviculture;Dalbergia odorifera;growth rule;redwood;heartwood

S718.4

A

2095-0756（2015）04-0523-06

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.04.005

2014-11-04；

2014-12-15

廣西自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2012jjAA30094）

梁建平，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事森林培育研究。E-mail：ljpqtgjj@163.com