黃果厚殼桂人工林生長規(guī)律與林分更新特征分析

吳敏 韋存瑞 廖鋆章 鐘連香 黃松殿 秦武明

摘要：【目的】了解黃果厚殼桂人工林生長規(guī)律及林分更新特征，為其人工林栽培和生態(tài)公益林改造提供參考依據(jù)?！痉椒ā坎捎脴涓山馕龇▽?6年生黃果厚殼桂人工林解析木胸徑、樹高及材積生長量進行測量，繪制生長曲線，分析其生長規(guī)律;采用樣地調(diào)查法測量林下更新幼苗的密度、地徑和苗高，并進行苗高分級，分析黃果厚殼桂人工林林分的更新特征。【結(jié)果】36年生黃果厚殼桂人工林胸徑、樹高和單株材積分別為18.82 cm、17.53 m和0.180 m3。胸徑和樹高在第0～6年生長緩慢，胸徑生長快速期在第6～11年，生長量為0.73～0.92 cm/年;樹高生長快速期在第7～19年，生長量為0.60～0.97 m/年;材積生長較緩慢，36年生材積平均生長量僅0.005 m3/年，最高連年生長量為0.012 m3/年。人工林林下更新幼苗豐富，苗木平均密度為25.25株/m2，其中以1～2齡苗木為主，占更新幼苗總數(shù)的82.43%，3齡及以上各齡級幼苗數(shù)量分別占更新幼苗總數(shù)的0.74%～3.50%。高度級在Ⅰ級和Ⅱ級（苗高20 cm以下）苗木占更新幼苗總數(shù)的81.20%，Ⅲ級及以上等級的幼苗數(shù)量占更新幼苗總數(shù)的0.74%～7.67%。苗齡3年以上或苗高20 cm以上苗木存活概率高?！窘Y(jié)論】黃果厚殼桂人工林生長較緩慢，特別是材積生長慢及生長周期長，在一定程度上影響其作為常規(guī)用材林進行培育，但其人工林林下自然更新狀況良好，林下苗木儲備充足，可作為當前生態(tài)公益林營造和短周期輪伐樹種生態(tài)公益改造的優(yōu)良替代樹種。

關(guān)鍵詞： 黃果厚殼桂;人工林;生長規(guī)律;林分更新

中圖分類號： S792.230.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2020）09-2199-06

Growth law and stand regeneration characteristics of Cryptocarya concinna plantation

WU Min1， WEI Cun-rui1， LIAO Jun-zhang1， ZHONG Lian-xiang2，

HUANG Song-dian1*， QIN Wu-ming2

（1Guangxi Nanning Arboretum， Nanning? 530031， China; 2Forestry College， Guangxi University，

Nanning? 530004， China）

Abstract：【Objective】In order to explore the characteristics of growth rules and stand regeneration of Cryptocarya concinna plantation，and to provide reference for plantation and transformation of ecological forest. 【Method】The diameter at breast height（DBH），tree height and volume growth of 36 years old C. concinna plantation were measured by the method of trunk analysis， the growth curve was drawn，and the growth rule was analyzed. The density， ground diameter and height of regeneration seedlings were measured by the method of sample plot investigation， and the height grading of seedlings was carried out to analyze the regeneration characteristics of the C. concinna plantation. 【Result】The DBH，tree height and volume of 36 years old C. concinna plantation were 18.82 cm，17.53 m and 0.180 m3，respectively. DBH and tree height grew slowly in 0-6 years old，the rapid growth period of DBH was in 6-11 years old，and the growth amount was 0.73-0.92 cm/year，and the tree height growth was 0.60-0.97 m/year in 7-19 years old， which was fast. The volume growth was relatively slow，average growth of volume in 36 years old was only 0.005 m3/year， and the maximum annual growth was 0.012 m3/year. The plantation was rich in undergrowth regeneration seedlings， with an average seedling density of 25.25 plant/m2， of which 1-2 years old seedlingswere dominant， accounting for 82.43% of the total regeneration seedlings， and 3 years old and above seedlings accounted for? 0.74%-3.50% of the total. The number of seedlings inⅠlevel and Ⅱ level seedlings height（seedlings under 20 cm height） was 81.20% in total， Ⅲ level and above levels seedlings occupied 0.74%-7.67% of the total regeneration seedlings. The seedlings with the age above 3 years old or the height above 20 cm had a high survival rate. 【Conclusion】The growth of C. concinna plantation is slow， especially the growth of volume，and the growth cycle is long， which affects its cultivation as a conventional timber forest. The natural regeneration of of C. concinna plantation is fine， provides sufficient seedlings storage， which can be a good alternative species for ecological forest and short rotation tree species ecological reconstruction.

Key words： Cryptocarya concinna; plantation; growth law; stand regeneration

Foundation item：Forestry Science and Technology Promotion Demonstration Project of Central Finance（〔2017〕TG14）; Guangxi Forestry Research and Promotion Project（gl2019kt02）

0 引言

【研究意義】黃果厚殼桂（Cryptocarya conci-nna）系樟科（Lauraceae）厚殼桂屬（Cryptocarya）常綠喬木，主要分布在我國廣東、廣西、江西和臺灣等海拔600 m以下谷地或緩坡常綠闊葉林中，越南北部也有分布（中國科學(xué)院中國植物志編輯委員會，1982），樹高達18 m，胸徑達35 cm，樹皮淡褐色，木材可作家具和建筑材料。但黃果殼桂材積生長較緩慢、生長周期長，人工栽培及木材的應(yīng)用較少，導(dǎo)致目前主要將其定位在水源涵養(yǎng)樹種。樹干解析法是當前林木生長規(guī)律研究的主要方法，普遍用于火力楠林分（梁有祥等，2011）、灰木蓮林分（韋善華等，2011）、紅錐林分（唐繼新，2012）及長白落葉松人工林（何遠洋等，2014）等各類林分的生長規(guī)律分析。樹干解析結(jié)果能準確地反映樹木生長規(guī)律，為人工林經(jīng)營提供科學(xué)依據(jù)。因此，解析黃果厚殼桂人工林生長情況，研究林下幼苗更新特征，對其人工林栽培和人工輔助自然更新具有重要參考價值。【前人研究進展】關(guān)于黃果厚殼桂的研究，莫江明等（1994）研究揭示了其群落氮素的累積和循環(huán)具有氮歸還量大、循環(huán)系數(shù)高、周轉(zhuǎn)期短等特點;彭少麟和張祝平（1990）、彭少麟和李丹（1995）研究認為黃果厚殼桂是中生性氣候頂級群落的建群種和優(yōu)勢種，在維持群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性方面具有重要作用;周先葉等（1997，2001）研究發(fā)現(xiàn)黃果厚殼桂天然種群林下以2齡和3齡幼苗占優(yōu)勢，土壤中氮、磷、鉀、有機質(zhì)含量和pH等對1～3齡黃果厚殼桂幼苗生長具有顯著影響，對3齡以上幼苗無顯著影響;李志安等（1999）指出黃果厚殼桂不同林層個體具有相似特征個體間差異不明顯;呂明和等（2006）研究顯示鼎湖山黃果厚殼桂粗死木質(zhì)殘體的分解常數(shù)K隨直徑的增加從0.2225/年呈指數(shù)降低至0.1257/年;張池等（2006）開展種內(nèi)競爭研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃果厚殼桂種內(nèi)競爭弱于與伴生樹種云南銀柴種間競爭;黃偉（2014）共分離鑒定了44個化合物結(jié)構(gòu)，其中12個為新的黃酮類化合物;陸湘云等（2019）研究指出，黃果厚殼桂生材密度隨著樹高增加呈先減小后增大的變化趨勢，基本密度總體上呈逐漸減小趨勢，均值分別為0.979和0.544 g/cm3。【本研究切入點】目前，關(guān)于黃果厚殼桂的研究主要集中在天然林種群群落演替、養(yǎng)分循環(huán)、生物量與生產(chǎn)力及種群結(jié)構(gòu)與種群競爭等方面，對其人工林種群的研究較薄弱，針對人工林整個生長歷程及其規(guī)律的研究仍屬空白?！緮M解決的關(guān)鍵問題】分析36年生黃果厚殼桂人工林生長規(guī)律和更新特點，旨在揭示黃果厚殼桂人工林各生長階段的特點及人工林更新特征，為其人工林栽培、種群更新及生態(tài)公益林改造提供參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗地概況

黃果厚殼桂試驗林位于廣西南寧市南郊良鳳江國家森林公園（東經(jīng)108°15′14″～108°22′22″，北緯22°34′39″～22°46′48″），屬亞熱帶季風(fēng)氣候。研究區(qū)域年均氣溫21.8 ℃，極端最高氣溫40.0 ℃，極端最低溫-2.0 ℃，≥10.0 ℃年積溫約7200.0 ℃，年日照時數(shù)1450～1650 h，年降水量1200～1500 mm，降水多集中在5—9月，年蒸發(fā)量1250～1620 mm，空氣濕度79%左右。選取的標準樣地海拔約125 m，坡向為東坡，坡度20°～30°，土壤厚度在80 cm以上，土壤類型為赤紅壤。林分的前茬為馬尾松純林，1985年采伐馬尾松，同年經(jīng)過煉山整地后以黃果厚殼桂實生苗造林，初造林設(shè)計株行距2 m×3 m，造林前3年輔以人工施肥、除草撫育，之后不再進行任何人工撫育，人工林郁閉度在0.8以上，平均胸徑18.4 cm，平均樹高達17.5 m，林相健康。林分郁閉度較大導(dǎo)致林下植被種類較少，林下多以黃果厚殼桂更新幼苗為主，同時還有零星分布的東方烏毛蕨（Blechnum orientale）、粗葉榕（Ficus hirta）、毛果算盤子（Glochidion eriocarpum）、玉葉金花（Mussaenda pubescens）等。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 生長規(guī)律調(diào)查 黃果厚殼桂生長規(guī)律調(diào)查采用解析木法。于2017年8月在廣西南寧良鳳江國家森林公園引種栽培區(qū)黃果厚殼桂人工林內(nèi)布設(shè)標準樣地3個，樣地大小為20 m×20 m，對標準樣地進行每木檢尺，根據(jù)樣方每木調(diào)查結(jié)果選擇1株平均木作為解析木，共選擇標準解析木3株。確定并標注好解析木南北向后于樹干基部伐倒，在樣木樹高0 m、1.3 m位置及1.3 m往上每隔2 m截取圓盤（圓盤厚度約5.0 cm），樣木帶回試驗室進行拋光。采用釘釘子法測量樣木年輪寬度以獲得解析木胸徑生長速度，按照不同圓盤所在高度及其年輪數(shù)量繪制樹高生長曲線并確定每年的樹高及增長量;材積計算采用平均斷面面積公式計算，解析木材積為各木段材積之和（李松海等，2016）。

1. 2. 2 林下苗木更新情況調(diào)查 于2017年5月采用臨時樣方調(diào)查法調(diào)查廣西南寧良鳳江國家森林公園引種栽培區(qū)黃果厚殼桂人工林林下苗木的更新情況。在黃果厚殼桂林下設(shè)3個樣方進行調(diào)查，樣方大小4 m×4 m，采用電子數(shù)顯游標卡尺（量程0～150 mm，精度0.01 mm）于苗木距地面1 cm處測量地徑，采用鋼卷尺測量苗高。將林下更新幼苗高度按10 cm為分級標準共分11個等級：Ⅰ級<10 cm，10 cm≤Ⅱ級<20 cm，…，90 cm≤Ⅹ級<100 cm，100 cm≤Ⅺ級進行分級。參考周先葉等（1997）關(guān)于黃果厚殼桂年齡與地徑和苗高的關(guān)系方程計算林下苗木年齡：A=0.02H+0.48D+0.08。式中，苗木年齡（年），H為苗高（cm），D為地徑（mm）。

1. 3 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用DPS v7.05和Excel 2003進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 黃果厚殼桂人工林的生長規(guī)律

2. 1. 1 胸徑的生長規(guī)律 經(jīng)樹干解析，黃果厚殼桂胸徑生長情況如圖1所示，36年生黃果厚殼桂人工林胸徑達18.82 cm，平均生長量為0.52 cm/年;在造林早期（林齡0～6年）生長緩慢，在第6～11年生長較迅速，胸徑連年生長量在0.73～0.92 cm/年，第8年后生長速度逐年降低，36年時降至0.40 cm/年;連年生長量曲線與平均生長量曲線于第21年附近最接近，此時胸徑平均生長量達最大（0.56 cm/年）;第21年后林分胸徑的生長受到林分密度等制約，胸徑平均生長量開始降低，此時可采取間伐的方式促進林分胸徑的生長。

2. 1. 2 樹高的生長規(guī)律 從圖2可看出，36年生黃果厚殼桂人工林樹高達17.53 m，平均生長量為0.49 m/年;樹高連年生長量在不同年份間差異較明顯，其中樹高生長快速期在造林后7～19年，期間連年生長量在0.60～0.97 m/年，平均生長量為0.73 m/年;幼林期（林齡0～6年）和林分生長后期（林齡>18年）樹高生長緩慢，期間平均生長量為0.36 m/年，僅為快速期的49.32%，處于較低水平。連年生長量曲線和平均生長曲線均隨樹齡的增加呈先增加后降低的變化趨勢，連年生長量和平均生長量在第18年達最大值，分別為0.97和0.59 m/年。

2. 1. 3 材積的生長規(guī)律 從圖3可看出，36年生黃果厚殼桂人工林單株平均材積、材積連年生長量和材積平均生長量分別為0.180 m3、0.012 m3/年和0.005 m3/年;0～36年的單株平均材積一直處于增長期;材積連年生長量曲線呈現(xiàn)逐年增大趨勢，第36年時黃果厚殼桂材積連年生長量達到最大（0.012 m3/年）;材積平均生長曲線一直處于平穩(wěn)增長狀態(tài)，漲幅較小;0～36年期間材積連年生長曲線與平均生長曲線仍未相交，即黃果厚殼桂材積生長未達數(shù)量成熟。黃果厚殼桂人工林材積的增長是一個緩慢而長期的過程，尤其是前15年生長特別緩慢（<0.003 m3/年），因此，黃果厚殼桂合適作為混交林長短結(jié)合經(jīng)營模式中的后期經(jīng)營樹種。

2. 2 人工林種群結(jié)構(gòu)與更新特征

2. 2. 1 林下更新幼苗的高度級結(jié)構(gòu)特征 從圖4可看出，36年生黃果厚殼桂人工林林下16 m2調(diào)查樣方黃果厚殼桂更新幼苗共404株，密度為25.25株/m2，高度分級情況如下：Ⅰ級和Ⅱ級苗木為103和225株，分別占調(diào)查樣方更新幼苗總數(shù)的25.50%和55.70%，合計占81.20%;Ⅲ級及以上幼苗數(shù)量驟減，Ⅲ級幼苗數(shù)（15株）僅占更新幼苗總數(shù)的3.70%，Ⅳ～Ⅹ級幼苗數(shù)量均較少，有3～8株不等，分別占更新幼苗總數(shù)的0.74%～2.00%;Ⅺ級幼苗株數(shù)稍多，為31株，占更新幼苗總數(shù)的7.67%，苗高大于Ⅱ級的苗木各級間差異不明顯（Ⅺ級除外），比較穩(wěn)定。說明黃果厚殼桂人工林林下更新幼苗總量龐大，在林下形成了黃果厚殼桂幼苗庫;更新幼苗的高度絕大部分在20 cm以下，苗木一旦突破20 cm高度后其存活的概率明顯提升，因此20 cm高度可能是林下幼苗更新的臨界高度。

2. 2. 2 林下更新幼苗的苗齡結(jié)構(gòu)特征 從圖5可看出，16 m2調(diào)查樣方內(nèi)，36年生黃果厚殼桂人工林林下更新幼苗當中1齡（199株）和2齡（134株）在數(shù)量上占絕對的優(yōu)勢，分別占樣方更新幼苗總數(shù)的49.26%和33.17%;林下不同齡級更新幼苗的數(shù)量隨苗齡的增加逐漸減少，其中，1～3齡幼苗數(shù)量逐級減少明顯，特別是3齡幼苗的保存率急速減少，3齡及以上齡級幼苗數(shù)量在3～14株，分別約占更新幼苗總數(shù)的0.74%～3.50%。林下苗木主要以低齡階段的苗木為主，長成大苗或幼樹較少，原因可能是黃果厚殼桂屬中生性氣候頂級群落的特性能為林下幼苗提供較適宜生長的蔭蔽濕潤環(huán)境，但缺乏必要的空間和光照使幼苗無法長成幼樹。

3 討論

本研究中，36年生黃果厚殼桂人工林胸徑、樹高和材積的生長量分別為18.4 cm、17.5 m和0.180 m3，材積生長較緩慢，較常用鄉(xiāng)土造林樹種27年生火力楠（胸徑21.0 cm、樹高19.1 m、帶皮材積0.310 m3）（梁有祥等，2011）生長慢，明顯慢于28年生紅錐人工林的胸徑、樹高和材積生長（分別為22.30 cm、24.70 m和0.4880 m3）（劉菲等，2014），慢于30年生鐵堅油杉針葉林份胸徑、樹高和材積生長（分別為32.80 cm、14.4 m和0.4799 m3）（韋秋思等，2014），也明顯慢于33年生廣東瓊楠胸徑生長量、樹高生長量及帶皮材積生長（分別為23.6 cm、19.7 m和0.38986 m3）（鐘連香等，2018）。通過對比廣西不同常見造林樹種生長情況發(fā)現(xiàn)黃果厚殼桂林木生長特別是材積生長較緩慢將是限制其作為短期用材樹種進行培育，但是其材積生長期限長，36年生時材積連年生長仍未到達生長峰值，可作為中長期栽培樹種進行定向栽培。

36年生黃果厚殼桂林下幼苗數(shù)量龐大，苗木年齡結(jié)構(gòu)和苗高級分布以苗高20 cm以下或1～2齡苗木為主，長成幼樹的苗木很少，與周先葉等（2001）關(guān)于對鼎湖山黃果厚殼桂天然種群的研究結(jié)果一致，林分自然更新在林下形成黃果厚殼桂幼苗庫。林下大量生長的幼苗可保證林分更新潛力和林分的穩(wěn)定性，以應(yīng)對環(huán)境變化或者干擾對群落的沖擊，保證群落的長期穩(wěn)定，同時在營造生態(tài)公益林或與其他速生純林混交營造復(fù)層林、提高生態(tài)服務(wù)功能等方面具有較大優(yōu)勢。

此外，樟科植物木材一般具有結(jié)構(gòu)細致、紋理細膩及材質(zhì)較硬的優(yōu)良特性，本研究在采伐黃果厚殼桂樣木及截取其圓盤的過程中也發(fā)現(xiàn)其具有此類特性。黃果厚殼桂能否作為優(yōu)質(zhì)鄉(xiāng)土珍貴樹種進行定向栽培還取決于其木材材性和材質(zhì)特點，因此，進一步開展黃果厚殼桂的木材材性等研究顯得尤為重要。

4 結(jié)論

黃果厚殼桂人工林生長較緩慢，特別是材積生長慢及生長周期長，在一定程度上影響其作為常規(guī)用材林進行培育，但其人工林林下自然更新狀況良好，林下苗木儲備充足，可作為當前生態(tài)公益林營造和短周期輪伐樹種生態(tài)公益改造的優(yōu)良替代樹種。

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（責任編輯 鄧慧靈）