格氏栲古樹生長特性

施友文

(福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，福建 福州 350003)

格氏栲(Castanopsiskawakamii)是我國南方珍稀鄉(xiāng)土樹種，其材質(zhì)堅硬、結(jié)構(gòu)細(xì)密、紋理通直、耐腐力極強(qiáng)，可用于家具、造船、木模等，是優(yōu)良的硬質(zhì)用材樹種[1]；以格氏栲為建群種的常綠闊葉林具有豐富的生物多樣性[2]和極高的生態(tài)功能[3-7]，此外，格氏栲還是很好的觀賞造景樹種[8]，具有重要推廣價值。然而格氏栲自然分布區(qū)狹窄，天然資源較少，處于易危狀態(tài)，亟需大力保護(hù)和人工發(fā)展。目前，格氏栲已納入《中國珍稀瀕危保護(hù)植物名錄》[9]和國家林業(yè)局《中國主要栽培珍貴樹種參考名錄(2017年版)》[10]，福建省也將格氏栲列為第一批主要栽培珍貴樹種，然而由于格氏栲人工栽培技術(shù)尚不完善，栽培推廣面積較小。為了完善格氏栲人工栽培技術(shù)，制定切實(shí)可行的經(jīng)營措施，分析掌握天然林生長特性具有重要的可借鑒價值。

三明小湖格氏栲自然保護(hù)區(qū)現(xiàn)存有大約700 hm2格氏栲為主的天然林群落，是全國乃至全世界最大的格氏栲單優(yōu)群落。自20世紀(jì)中葉開始，許多科技工作者對其開展了大量科學(xué)研究，取得了許多重要成果，主要涉及群落特征[11-12]、天然林演替[13-14]、水源涵養(yǎng)[3]、土壤肥力[4，15]、生物多樣性[2]、區(qū)系分析[5]、群落種群生態(tài)學(xué)[16-17]、林窗效應(yīng)[18-19]、凋落物及養(yǎng)分循環(huán)[6-7]等領(lǐng)域，但有關(guān)格氏栲古樹天然林的生長特性尚未見過詳細(xì)報道。從沉積的生長痕跡中分析生長特性，能夠揭示其生長規(guī)律，對制定人工栽培經(jīng)營措施是難能可貴的啟迪。為此，本研究利用三明小湖格氏栲自然保護(hù)區(qū)中完整倒木進(jìn)行樹干解析，試圖分析生長特性，揭示天然格氏栲林木的生長規(guī)律，為人工栽培格氏栲提供參考。

1 研究地自然概況

研究地設(shè)在福建省三明格氏栲自然保護(hù)區(qū)，位于福建省三明市三元區(qū)樓源小湖(26°07′—26°12′N、117°24′—117°29′E)，地處武夷山東伸支脈與戴云山脈北坡之間，為中亞熱帶大陸性兼海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫19.5 ℃，年均降水量1500.7 mm，少有霜雪。土壤為發(fā)育于砂巖、粉砂巖、石英礫巖和紫色砂頁巖的紅壤和紫色土。土層深厚，一般達(dá)10～15 m。保護(hù)區(qū)內(nèi)以格氏栲為優(yōu)勢樹種的群落大約有700 hm2，格氏栲多為百年以上的古樹。每年由于樹體老化和樹種本身的生物力學(xué)特性、土壤支持力、風(fēng)的擾動等諸多因素的作用，有一些古樹倒伏。

2 研究方法

表1 3株解析木基本情況及生態(tài)環(huán)境因子

3 結(jié)果與分析

3.1 格氏栲古樹胸徑生長特性

由圖1可知，格氏栲古樹胸徑總生長量呈持續(xù)上升趨勢，第2齡階呈快速生長趨勢，第4—5齡階過渡期胸徑生長趨勢變緩，第5—13齡階呈持續(xù)攀升趨勢，第13—15齡階胸徑總生長速度緩慢。格氏栲古樹胸徑平均生長量除第5齡階外，均呈持續(xù)上升趨勢，以第1—4齡階生長速度最快。胸徑連年生長量與平均生長量相交于46.2、78.4、146.3 a。

格氏栲古樹胸徑連年生長量從第2齡階(20年生時)開始加速，第3齡階達(dá)到最大值(0.5 cm·a-1)。隨齡階增長，胸徑生長開始下降，第5齡階至最低值，為0.2 cm·a-1。第5—6齡階生長速度增加，連年生長量達(dá)第2個高峰值(0.46 cm·a-1)。連年生長量在第8齡階出現(xiàn)第2次低谷期，但生長量高于第1次低谷期；連年生長量到第9齡階時達(dá)到第3峰值(0.42 cm·a-1)；在第9齡階后隨齡階增加呈波動下降趨勢，變化范圍0.38～0.42 cm·a-1；在第14齡階后開始急速下降。胸徑連年生長量于第3齡階、第6齡階和第9—12齡階出現(xiàn)3次生長高峰，且均在0.4 cm·a-1以上，約占總生長量的66.0%，為胸徑快速生長期。

圖1 格氏栲胸徑生長特征

3.2 格氏栲古樹樹高生長特性

由圖2可知，樹高總生長量在第1齡階僅1.5 m；第2齡階增加5.1 m，比第1齡階提高3.4倍；第3齡階樹高生長量達(dá)到7.8 m，年平均生長量為0.78 m·a-1。第1—3齡階間樹高生長迅速，樹高總生長量12.9 m，占總生長量的56.6%；第6齡階后樹高生長速度變緩，樹高基本停止生長。

樹高平均生長量隨林齡增加呈先上升后下降的趨勢，在第3齡階達(dá)到最大值。第1—3齡階樹高呈快速生長階段，平均生長量增加幅度較大；3齡階后逐漸下降。格氏栲古樹樹高連年生長量隨林齡增加呈先上升后平穩(wěn)的趨勢。樹高連年生長量在第2—3、4—5齡階為快速生長階段，樹高增長迅速。在整個生長階段連年生長量于第3齡階、第5齡階達(dá)到2次高峰期，在第3齡階達(dá)到最大值；第3—4齡階為過渡期；第5齡階后連年生長量快速下降；在第7齡階后停止生長?？梢姷?齡階是樹高快速生長期。

圖2 格氏栲樹高生長特征

圖3 格氏栲材積生長特征

3.3 格氏栲古樹材積生長特性

由圖3可知，格氏栲古樹進(jìn)入第2齡階時，林木生長開始積累，材積量較少，占總材積總生長量的1.5%。整個生長階段，格氏栲古樹材積總生長量隨林齡增加呈持續(xù)上升趨勢。格氏栲材積連年生長量在整個生長階段出現(xiàn)4次高峰期，峰值最大值出現(xiàn)在第12齡階，高達(dá)0.02647 m3·a-1。材積連年生長量在第4—5齡階、第6—7齡階、第10—11齡階、第12—15齡階呈下降趨勢。材積平均生長量呈持續(xù)上升趨勢，于第14齡階達(dá)到最大值。材積連年生長量峰值早于平均生長量，與材積平均生長量相交于147.5 a。

4 結(jié)論與討論

古樹具有重要的經(jīng)濟(jì)和文化價值，而且蘊(yùn)含著極高的科研價值。從古樹生長特性中可以探索出格氏栲生長進(jìn)程，為科學(xué)制定合理的人工林培育技術(shù)提供依據(jù)和可借鑒的經(jīng)營模式。三明小湖格氏栲自然保護(hù)區(qū)的格氏栲古樹生長特性表現(xiàn)為早期生長緩慢，高、徑快速生長期較遲，樹高速生期出現(xiàn)在20～30 a間，持續(xù)時間相對較短；胸徑快速生長期比樹高遲2～3 a，持續(xù)時間長，但多次起伏，與林分生長狀況、生態(tài)環(huán)境緊密相關(guān)。材積從30 a才開始加速積累，在40～50 a間小遇“瓶頸”后，一直持續(xù)到百年之后，材積數(shù)量成熟期出現(xiàn)在140～148 a間，格氏栲生長壽命長，適宜培育珍貴大徑材。

樹木快速生長與否，與生長環(huán)境和經(jīng)營措施緊密相關(guān)。徐海寧等[20]認(rèn)為，人工栽培較之于野生狀態(tài)下更有利于林木生長，倘若采用良種壯苗、加強(qiáng)幼林撫育、調(diào)控經(jīng)營密度等營林措施，將會明顯提高生長速度，縮短數(shù)量成熟時間，達(dá)到較短時間內(nèi)培育大徑材的目的。隨著林齡增長，林分結(jié)構(gòu)、個體生長發(fā)育以及對周圍生長環(huán)境要求發(fā)生著規(guī)律性變化。根據(jù)不同生長階段，采用不同的特定培育措施是制定經(jīng)營措施的重要依據(jù)之一。從生長特性與天然生長環(huán)境和林分狀態(tài)的耦合關(guān)系分析，采取集約經(jīng)營措施，格氏栲可以作為優(yōu)質(zhì)的速生用材樹種。

現(xiàn)代林業(yè)經(jīng)營理念已經(jīng)把收獲木材與其它林副產(chǎn)品和保護(hù)生態(tài)環(huán)境放在同等重要的位置上[21]。闊葉林在森林生態(tài)系統(tǒng)中具有多功能、多價值的作用。肖金喜等[22]對浙江天童常綠闊葉林水文作用、常建國等[23]對太行山針葉樹種與闊葉樹種生態(tài)功能比較、周東雄[24]對福建沙縣乳源木蓮混交林對土壤肥力的影響等研究都表明針葉人工林蓄水固土、肥培土壤、物種保存和環(huán)境保護(hù)等綜合效能遠(yuǎn)不如闊葉林或針闊混交林。格氏栲林是南亞熱帶雨林到中亞熱帶常綠闊葉林的過渡類型，具有多樣化的、豐富的生態(tài)功能和較高的觀賞價值。從天然格氏栲林后期的生長量和生長勢分析，格氏栲人工林輪伐期可以定域在50 a或以后，在50 a后可采取擬天然經(jīng)營模式，利用格氏栲林復(fù)雜的森林結(jié)構(gòu)，在培育用材林的同時，發(fā)揮其生態(tài)功能和景觀價值，具有較高的綜合價值。楊蓉[25]認(rèn)為，人工促進(jìn)天然更新具有天然更新和人工更新無法比擬的諸多優(yōu)勢，天然更新時間長，人工更新則樹種單一或簡單多種，投資成本高。采取人工促進(jìn)天然更新的闊葉次生林能夠形成豐富的生物多樣性，構(gòu)成復(fù)雜的森林結(jié)構(gòu)，更好地發(fā)揮森林的多種效益。