北美紅杉人工林生長(zhǎng)規(guī)律研究

關(guān)維元，吳 軍，鐘志真，董海日，張少偉

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

北美紅杉人工林生長(zhǎng)規(guī)律研究

關(guān)維元1，吳 軍1，鐘志真1，董海日1，張少偉2

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

2016年4月，在浙江省建德市新安江林場(chǎng)的35年生北美紅杉Sequoia s empervirens人工林中設(shè)置20 m× 30 m標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行每木調(diào)查，選取并測(cè)定解析木數(shù)據(jù)，對(duì)其胸徑、樹(shù)高及材積的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明，隨著樹(shù)齡的增大，北美紅杉樹(shù)高和胸徑生長(zhǎng)表現(xiàn)為“直線形”，而材積生長(zhǎng)則表現(xiàn)為“S”型；35年生北美紅杉平均樹(shù)高、胸徑、材積總生長(zhǎng)量分別為23.00 m，30.6 cm，0.343 0 m3，年平均生長(zhǎng)量分別為0.70 m，0.93 cm，0.010 4 m3；連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量曲線并沒(méi)有交叉，該樹(shù)種還處于速生階段未達(dá)到數(shù)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(shù)高生長(zhǎng)量進(jìn)行比較，結(jié)果表明其年平均胸徑及樹(shù)高生長(zhǎng)量均比杉木多。

北美紅杉；胸徑；樹(shù)高；材積；生長(zhǎng)

北美紅杉Sequoia s empervirens簡(jiǎn)稱(chēng)紅杉，是杉科Taxodiaceae中唯一的6倍體植物。原產(chǎn)美國(guó)加利福尼亞州海岸，是世界上最高的常綠大喬木，最高可達(dá)113 m，樹(shù)齡可達(dá)千年以上，是著名的速生用材樹(shù)種和巨大的鋸木工業(yè)原料樹(shù)種。北美紅杉堪稱(chēng)“中美友誼使者”，1972年美國(guó)前總統(tǒng)尼克松來(lái)華訪問(wèn)時(shí)，作為禮品樹(shù)（1株）贈(zèng)送給我國(guó)，植于杭州植物園。有學(xué)者對(duì)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(yǎng)[8-10]等方面進(jìn)行了系列研究，但對(duì)北美紅杉生長(zhǎng)規(guī)律的研究則未見(jiàn)報(bào)道。本研究以35年生北美紅杉為研究對(duì)象，對(duì)其樹(shù)高、胸徑和材積的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行研究，以期為北美紅杉的合理經(jīng)營(yíng)及對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)置在浙江省建德市新安江林場(chǎng)朱家埠林區(qū)，29o29′ N，119o16′ E。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，受新安江水庫(kù)小氣候影響，四季分明，溫暖濕潤(rùn)，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℃?！?0℃年平均積溫6 180℃，年日照時(shí)數(shù)1 940 h，無(wú)霜期254 d。年平均降水量為1 504 mm，平均相對(duì)濕度82%。年均大霧日33 d左右。土壤為發(fā)育于頁(yè)巖的紅壤土類(lèi)。

該林區(qū)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(zèng)送的北美紅杉1年生組培容器苗進(jìn)行營(yíng)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(kuò)穴撫育管理，后期1次衛(wèi)生伐?，F(xiàn)保存面積7 hm2，平均樹(shù)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(zhǎng)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(kāi)展對(duì)比造林，撫育管理措施與北美紅杉一致，該杉木林樣地，現(xiàn)保存面積5 hm2，平均樹(shù)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(shè)置和調(diào)查 2016年4月23日，分別在北美紅杉和杉木人工林中設(shè)置3個(gè)20 m×30 m的標(biāo)準(zhǔn)地。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的北美紅杉和杉木進(jìn)行調(diào)查，測(cè)量樹(shù)木的高度、胸徑、樹(shù)冠幅度等指標(biāo)，計(jì)算胸徑斷面積平均值和樹(shù)高算術(shù)平均值。

1.2.2 解析木測(cè)量 確定每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的標(biāo)準(zhǔn)株，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地選擇3株標(biāo)準(zhǔn)株作解析木，伐倒后進(jìn)行樹(shù)干解析測(cè)量。解析木砍伐前，標(biāo)明其根莖、胸高位置、南北方向，實(shí)測(cè)其胸徑、冠幅等，伐倒后實(shí)測(cè)其樹(shù)高及1/4，1/2，3/4 處的直徑，按2 m 區(qū)分段法進(jìn)行解析木區(qū)分求積并截取圓盤(pán)，共解析9株北美紅杉。同時(shí)調(diào)查了對(duì)照杉木林3個(gè)樣地9株解析木數(shù)據(jù)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 采用SPSS 1 3.0和Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，解析木的樹(shù)高、胸徑、平均年生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量等指標(biāo)的內(nèi)業(yè)計(jì)算參考梁林峰的方法[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 北美紅杉樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程

從北美紅杉樹(shù)高的總生長(zhǎng)量（圖1）可知，隨著林齡的增大，樹(shù)高生長(zhǎng)速度逐年加快，35年生時(shí)高總生長(zhǎng)量達(dá)23.00 m，年平均生長(zhǎng)量達(dá)0.70 m。從樹(shù)高的連年生長(zhǎng)量（圖2）可知，造林后的前10 a，高生長(zhǎng)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，而＞10 ～ 15年生時(shí)則略有下降，連年生長(zhǎng)量由0.76 m下降為0.56 m，＞15 ～ 25年生時(shí)則相對(duì)穩(wěn)定，連年生長(zhǎng)量保持在0.65 m左右，＞25 ～ 35年生時(shí)，生長(zhǎng)量又快速增長(zhǎng)，連年生長(zhǎng)量達(dá)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(shù)高年均生長(zhǎng)量呈現(xiàn)增高趨勢(shì)，由第5年的0.36 m上升為第10年的0.56 m，隨著樹(shù)齡的增長(zhǎng)，樹(shù)高年均生長(zhǎng)量保持在0.56 ～ 0.70 m。

2.2 北美紅杉胸徑生長(zhǎng)過(guò)程

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

2.3 北美紅杉材積生長(zhǎng)過(guò)程

圖1 北美紅杉樹(shù)高總生長(zhǎng)量Figure 1 Total height growth of 35-year S. sempervirens

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

2.4 北美紅杉材積生長(zhǎng)率生長(zhǎng)過(guò)程

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

2.5 北美紅杉與杉木的生長(zhǎng)對(duì)比

杉木是浙江省最主要的優(yōu)質(zhì)速生用材樹(shù)種，但二代造林會(huì)引起地力衰退、林木生長(zhǎng)減弱等現(xiàn)象。北美紅杉是否可作為杉木采伐跡地的造林樹(shù)種，為此，將北美紅杉與杉木生長(zhǎng)情況進(jìn)行對(duì)比（表1）。從表1可知，北美紅杉平均胸徑和平均樹(shù)高生長(zhǎng)量分別比當(dāng)?shù)厣寄镜母?0.8%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(zhǎng)率Figure 7 Growth rate of volume of S. sempervirens

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

3 討論與結(jié)論

林木生長(zhǎng)規(guī)律一般表現(xiàn)為“S”形曲線，即前慢期、速生期以及后慢期[13-14]，但有些樹(shù)種并不符合該生長(zhǎng)節(jié)律，如江蘇云臺(tái)山地區(qū)的楸樹(shù)胸徑生長(zhǎng)呈“直線形”，樹(shù)高生長(zhǎng)呈“前期快后期慢”，材積生長(zhǎng)呈現(xiàn)倒“J”形[15]。本研究結(jié)果表明，隨著樹(shù)齡的增大，北美紅杉樹(shù)高和胸徑生長(zhǎng)表現(xiàn)為“直線形”，樹(shù)高生長(zhǎng)總體呈上升趨勢(shì)，胸徑生長(zhǎng)早期較快，而后保持相對(duì)穩(wěn)定并略有降低；材積生長(zhǎng)則表現(xiàn)為“S”型曲線。北美紅杉是世界上最高的樹(shù)種，在美國(guó)加利福尼亞的原產(chǎn)地生境中林齡可達(dá)1 000 a，樹(shù)高達(dá)110 m，胸徑達(dá)8 m[16]。而本研究中的北美紅杉樹(shù)齡為35 a，平均胸徑30.6 cm，平均樹(shù)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(zhǎng)節(jié)律僅是該階段的反映，今后尚需進(jìn)一步研究。

當(dāng)林木樹(shù)高、胸徑連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線相交時(shí)，表明林木樹(shù)高和胸徑的快速生長(zhǎng)期結(jié)束，進(jìn)入緩慢生長(zhǎng)期[17-18]。福建省邵武市杉木林胸徑、樹(shù)高連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線交點(diǎn)出現(xiàn)在15年生和20年生[12]，華北落葉松則出現(xiàn)在26年生和24年生[14]，而35年生的北美紅杉胸徑、樹(shù)高的連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線尚未產(chǎn)生交集，說(shuō)明北美紅杉胸徑和樹(shù)高生長(zhǎng)還處于速生階段。當(dāng)林木材積連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量相互交叉，則表明此時(shí)林分已進(jìn)入數(shù)量成熟狀態(tài)，可以進(jìn)行人工采伐[17-18]。杉木材積連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量在30年生出現(xiàn)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(méi)有相互交叉，未到達(dá)數(shù)量成熟[18]。本研究中北美紅杉35年生的材積連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量并沒(méi)有交叉，表明北美紅杉并未達(dá)到數(shù)量成熟。

本研究比較發(fā)現(xiàn)，北美紅杉年平均胸徑生長(zhǎng)量比杉木快30.8% ～ 59.9%，樹(shù)高年均生長(zhǎng)量快14.8% ～ 40.0%，建議北美紅杉在相近區(qū)域推廣造林。

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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(nóng)業(yè)科研攻關(guān)項(xiàng)目“北美紅杉扦插繁育關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”（20150932H39）

關(guān)維元，工程師，從事森林經(jīng)營(yíng)和林業(yè)技術(shù)推廣工作；E-mail：357165299@qq.com。通信作者：吳軍，工程師，從事林業(yè)技術(shù)推廣工作；E-mail：swx305@163.com。