胡興宜 鄭蘭英 丁次平 胡緒森 戴 薛

(湖北省林業(yè)科學(xué)研究院，武漢，430075) (湖北省荊州市林業(yè)科學(xué)研究所) (湖北生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

水杉(Metasequoia glyptostroboides)僅天然分布于我國(guó)鄂、湘、渝邊境地帶的狹窄區(qū)域，是我國(guó)特有的珍貴孑遺樹(shù)種，樹(shù)形優(yōu)美，樹(shù)干高大通直，生長(zhǎng)快，耐水濕能力強(qiáng)，經(jīng)過(guò)多年引種栽培，已遍布全世界50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，成為生態(tài)防護(hù)、速生用材和綠化觀(guān)賞的優(yōu)良樹(shù)種［1］。池杉(Taxodium ascendens)和落羽杉(T.distichum)原產(chǎn)北美東南部，耐澇漬和土壤瘠薄，抗風(fēng)抗病，平原湖區(qū)和丘陵山區(qū)均能生長(zhǎng)，于20世紀(jì)初引種到我國(guó)，適應(yīng)性強(qiáng)，生長(zhǎng)快，材質(zhì)優(yōu)良，是我國(guó)引種最成功的幾個(gè)外來(lái)樹(shù)種之一，成為重要的造林樹(shù)種和園林樹(shù)種［2-3］。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，水杉、池杉、落羽杉(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“三杉”)在我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)栽培較多，廣泛應(yīng)用于速生豐產(chǎn)林、生態(tài)防護(hù)林和農(nóng)田林網(wǎng)、路堤綠化、庭院觀(guān)賞等，特別是“三杉”均耐水濕，適合釘螺孳生的河流、湖泊、水岸等低濕地區(qū)栽培，而且樹(shù)冠窄，適宜林下間作，是營(yíng)造抑螺防病林的主要樹(shù)種［4］，并已在林業(yè)血防工程中得到廣泛應(yīng)用?！叭肌币N栽培以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了種源、育苗、造林、材性及生態(tài)適應(yīng)性、遺傳多樣性等試驗(yàn)研究，有效推動(dòng)了其推廣栽培［5-8］。文中以江漢平原“三杉”試驗(yàn)林為基礎(chǔ)，對(duì)其生長(zhǎng)規(guī)律加以比較研究，以期為引種栽培、造林規(guī)劃和科學(xué)經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高其栽培技術(shù)水平。

1 試驗(yàn)林概況與研究方法

試驗(yàn)地點(diǎn)位于長(zhǎng)江南岸荊江分洪區(qū)的公安縣三臺(tái)林場(chǎng)，地下水位高，溝渠交錯(cuò)，也是血吸蟲(chóng)病重疫區(qū)。屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均溫度16.4℃，全年高于10℃活動(dòng)積溫5 214.7℃，無(wú)霜期271 d。年平均降水量1 126 mm，年平均日照時(shí)數(shù)1 877.9 h。砂壤土，土壤肥力中等，pH值7.4。

“三杉”同時(shí)于1987年春播種育苗，1989年春營(yíng)建試驗(yàn)林，株行距2 m×3 m。對(duì)試驗(yàn)林進(jìn)行每木檢尺，測(cè)定胸徑、樹(shù)高，并記載冠幅、枝下高、病蟲(chóng)害等情況。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，2011年秋選取生長(zhǎng)正常的平均木作為解析木。解析木按照2 m區(qū)分段截取圓盤(pán)，采用1 a為1個(gè)齡階進(jìn)行樹(shù)干解析和材積求算，用常規(guī)方法對(duì)圓盤(pán)進(jìn)行年輪和直徑的判別和測(cè)定［9］。

選擇胸徑、樹(shù)高及材積的總生長(zhǎng)量、連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量，對(duì)各樹(shù)種的生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行全面比較分析。采用ForStat2.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行樹(shù)干解析。相關(guān)數(shù)據(jù)處理及圖形繪制應(yīng)用 SPSS16.0和Excel等統(tǒng)計(jì)分析軟件。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)解析木材料及外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理，分別繪制水杉、池杉、落羽杉的去皮胸徑生長(zhǎng)曲線(xiàn)(圖1)、去皮胸徑連年及平均生長(zhǎng)曲線(xiàn)(圖2)、樹(shù)高生長(zhǎng)曲線(xiàn)(圖3)、樹(shù)高連年及平均生長(zhǎng)曲線(xiàn)(圖4)、材積生長(zhǎng)曲線(xiàn)(圖5)和材積連年、平均生長(zhǎng)曲線(xiàn)(圖6)。

2.1 胸徑生長(zhǎng)規(guī)律比較

圖1表明，在12 a以前，“三杉”的胸徑生長(zhǎng)量非常接近，12 a之后，落羽杉依然保持較快的生長(zhǎng)速度，池杉次之，水杉的生長(zhǎng)速度則明顯變緩。胸徑總生長(zhǎng)量與樹(shù)齡相關(guān)的規(guī)律性較強(qiáng)，經(jīng)篩選建立“三杉”胸徑總生長(zhǎng)量模型為：

式中：DS、DC、DL分別為水杉、池杉和落羽杉的胸徑總生長(zhǎng)量;t為樹(shù)齡。

圖1 “三杉”去皮胸徑生長(zhǎng)曲線(xiàn)

由圖2可知，水杉連年生長(zhǎng)量在6 a時(shí)達(dá)到最大，6～12 a也保持較高水平，之后逐漸下降至18 a時(shí)趨于穩(wěn)定;平均生長(zhǎng)量前期增長(zhǎng)較快，12 a時(shí)達(dá)到最大，之后緩慢降低;連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量在12～14 a相交。池杉連年生長(zhǎng)量9 a時(shí)達(dá)到最大，降至15 a之后變化平緩;平均生長(zhǎng)量在12 a時(shí)達(dá)到最大，之后緩慢降低;胸徑連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量在12～14 a相交。落羽杉連年生長(zhǎng)量在12 a之前逐漸增加至最大，此后逐漸下降，20 a時(shí)趨于平緩;平均生長(zhǎng)量15 a時(shí)達(dá)到最大，之后緩慢降低;胸徑連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量在15～17 a時(shí)相交。

“三杉”胸徑連年生長(zhǎng)量年際變幅較大，個(gè)別年份出現(xiàn)跳躍性，平均生長(zhǎng)量的年際變幅和波動(dòng)性則較小，從圖2可以看出，“三杉”的胸徑連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量總體上均呈先升后降趨勢(shì)。在同一年齡段，落羽杉平均生長(zhǎng)量最大，池杉次之，水杉最小。水杉連年生長(zhǎng)量最大值出現(xiàn)的時(shí)間較早，池杉次之，落羽杉較晚。

圖2 “三杉”去皮胸徑連年、平均生長(zhǎng)曲線(xiàn)

2.2 樹(shù)高生長(zhǎng)規(guī)律比較

由圖3和建立的“三杉”樹(shù)高總生長(zhǎng)量與樹(shù)齡生長(zhǎng)模型可知，“三杉”的樹(shù)高生長(zhǎng)較為一致，池杉在后期稍稍落后，沒(méi)有明顯的差別。

式中：HS、HC、HL分別為水杉、池杉和落羽杉的樹(shù)高總生長(zhǎng)量;t為樹(shù)齡。

圖3 “三杉”樹(shù)高生長(zhǎng)曲線(xiàn)

從圖4可以看出，水杉樹(shù)高早期生長(zhǎng)快速，尤以6～12 a生長(zhǎng)最快，此后逐漸下降，18 a之后下降更加明顯，22 a時(shí)連年生長(zhǎng)量已降至0.2 m;樹(shù)高平均生長(zhǎng)量6 a時(shí)達(dá)到最大，然后隨林齡增加而逐漸減少;樹(shù)高連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量在13 a左右相交。池杉樹(shù)高速生期在14 a之前，連年生長(zhǎng)量均在1.0 m以上，20 a之后明顯下降，連年生長(zhǎng)量降到0.3 m以下;平均生長(zhǎng)量則呈逐漸下降趨勢(shì);樹(shù)高連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量在15 a左右相交。落羽杉樹(shù)高的速生期在10 a之前，其連年生長(zhǎng)量均在1 m以上，此后逐漸下降，15 a之后生長(zhǎng)速度下降明顯，16 a時(shí)連年生長(zhǎng)量降為0.5 m，20 a時(shí)則已降至0.2 m。樹(shù)高平均生長(zhǎng)量隨林齡增加而逐漸減少;樹(shù)高連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量在9 a左右相交。

圖4 “三杉”樹(shù)高連年、平均生長(zhǎng)曲線(xiàn)

“三杉”樹(shù)高早期生長(zhǎng)較快，平均生長(zhǎng)量均隨樹(shù)齡增加總體上呈下降趨勢(shì)，其連年生長(zhǎng)量受多種生態(tài)因素的影響，其年際變幅差異較大，隨樹(shù)齡變化的規(guī)律性不強(qiáng)，但總體上仍是前期生長(zhǎng)快于后期生長(zhǎng)。

2.3 材積生長(zhǎng)規(guī)律比較

圖5表明，水杉、池杉和落羽杉材積在24 a以前一直處于較快生長(zhǎng)狀態(tài)，但在12 a以前，“三杉”的材積生長(zhǎng)量非常接近，12 a之后，落羽杉依然保持較快的生長(zhǎng)速度，池杉次之，水杉的生長(zhǎng)速度則明顯變緩，這與胸徑生長(zhǎng)規(guī)律類(lèi)似。材積總生長(zhǎng)量與樹(shù)齡相關(guān)的規(guī)律性較強(qiáng)，經(jīng)篩選建立“三杉”材積總生長(zhǎng)量模型為：

式中：VS、VC、VL分別為水杉、池杉和落羽杉的材積總生長(zhǎng)量;t為樹(shù)齡。

圖5 “三杉”材積生長(zhǎng)曲線(xiàn)

由圖6可知，水杉材積連年生長(zhǎng)量在10 a后快速增加，16 a時(shí)達(dá)到最大，之后緩慢下降;平均生長(zhǎng)量在前24 a一直呈上升趨勢(shì)，但10 a之后增長(zhǎng)較快;材積連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量在24 a內(nèi)沒(méi)有相交。池杉材積連年生長(zhǎng)量在6 a之后快速增加，22 a時(shí)達(dá)到最大，之后迅速下降;平均生長(zhǎng)量在前24 a一直呈上升趨勢(shì)，但其8 a之后增加較快;材積連年生長(zhǎng)曲線(xiàn)與平均生長(zhǎng)曲線(xiàn)在24 a內(nèi)沒(méi)有相交。落羽杉材積連年生長(zhǎng)量在9 a之后快速增大，21 a時(shí)達(dá)到最大，之后迅速降低;平均生長(zhǎng)量在前24 a一直呈上升趨勢(shì)，但9 a之后快速增長(zhǎng);材積連年生長(zhǎng)曲線(xiàn)與平均生長(zhǎng)曲線(xiàn)在24 a內(nèi)也沒(méi)有相交。

圖6 “三杉”材積連年、平均生長(zhǎng)曲線(xiàn)

“三杉”材積的平均、連年和總生長(zhǎng)量均與樹(shù)齡的相關(guān)關(guān)系較強(qiáng)，落羽杉材積的平均、連年、總生長(zhǎng)量均最大，其次為池杉，水杉最小。

2.4 材積生長(zhǎng)率與形數(shù)規(guī)律比較

圖7表明，水杉、池杉和落羽杉材積生長(zhǎng)率隨樹(shù)齡的增加而逐漸減小，15 a之前下降幅度大，此后下降緩慢。圖8表明，水杉、池杉和落羽杉形數(shù)隨樹(shù)齡的增大而減小，8 a之前下降顯著，繼而趨于穩(wěn)定?！叭肌痹?0 a后的形數(shù)基本保持一致。

圖7 “三杉”材積生長(zhǎng)率變化圖

圖8 “三杉”形數(shù)變化圖

3 結(jié)論與討論

水杉、池杉和落羽杉的胸徑生長(zhǎng)前期較快，連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量總體上均呈先升后降趨勢(shì)，總生長(zhǎng)量在12 a以前比較接近，12 a之后，落羽杉依然保持較快生長(zhǎng)速度，池杉次之，水杉最小?！叭肌钡臉?shù)高生長(zhǎng)也是早期較快，平均生長(zhǎng)量均隨樹(shù)齡增加總體上呈下降趨勢(shì)，總生長(zhǎng)量“三杉”則較為一致，沒(méi)有明顯的差別?！叭肌钡牟姆e在24 a以前一直處于較快生長(zhǎng)狀態(tài)，平均、連年和總生長(zhǎng)量均與樹(shù)齡的相關(guān)關(guān)系較強(qiáng)，落羽杉材積的平均、連年、總生長(zhǎng)量均最大，其次為池杉，水杉最小，特別是12 a之后，差距更大。

水杉、池杉和落羽杉材積生長(zhǎng)率隨樹(shù)齡的增加而逐漸減小，15 a之前下降幅度大，此后下降緩慢。“三杉”形數(shù)也隨樹(shù)齡的增大而減小，8 a之前下降顯著，10 a之后，“三杉”的形數(shù)基本保持一致，干形均比較通直圓滿(mǎn)。

建立的水杉、池杉和落羽杉胸徑、樹(shù)高和材積總生長(zhǎng)量的生長(zhǎng)模型，可以用來(lái)評(píng)價(jià)在相同立地條件下“三杉”的生長(zhǎng)差異，并根據(jù)“三杉”各自的生長(zhǎng)特點(diǎn)，根據(jù)速生豐產(chǎn)林、抑螺防病林、生態(tài)防護(hù)林等的不同要求，合理利用造林地及其林下空間，使綜合效益最佳。

［1］馬金雙.世界栽培水杉的調(diào)查(1947—2007年)［J］.武漢植物學(xué)研究，2008，26(2)：186-196.

［2］李昌曉，耿養(yǎng)會(huì)，葉兵，等.落羽杉與池杉幼苗對(duì)多種脅迫環(huán)境的響應(yīng)及其對(duì)三峽庫(kù)區(qū)庫(kù)岸防護(hù)林營(yíng)建的啟示［J］.林業(yè)科學(xué)，2010，46(10)：144-152.

［3］柳學(xué)軍，曹福亮，汪貴斌，等.落羽杉優(yōu)良種源選擇［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，30(2)：47-50.

［4］彭鎮(zhèn)華，江澤慧.中國(guó)新林種抑螺防病林研究［M］.北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1995.

［5］方升佐，徐錫增，唐羅忠.水杉人工林樹(shù)冠結(jié)構(gòu)及生物生產(chǎn)力的研究［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1995，6(3)：225-230.

［6］徐有明.水杉紙漿材材性變異與利用［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，24(6)：50-56.

［7］周林，傅先義.江蘇里下河地區(qū)池杉造林密度模型的研究［J］.浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，16(2)：145-150.

［8］汪貴斌，曹福亮.土壤鹽分及水分含量對(duì)落羽杉幼苗生長(zhǎng)的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，15(12)：2396-2400.

［9］孟憲宇.測(cè)樹(shù)學(xué)［M］.北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1996.