賈晨，周永麗，羅建勛，宋鵬，尤世慧，李杰,3

(1.四川省林業(yè)科學研究院，四川 成都 610081；2.鹽源縣林業(yè)局，四川 涼山615700；3.成都大學，四川 成都 610106)

德昌杉木(Cunninghamiaunica)是20世紀70年代由四川省林業(yè)科學研究院的研究人員發(fā)現(xiàn)的杉木新種[1-3]，國家Ⅲ級保護樹種[4]，屬于常綠喬木，高達50m，胸徑可達3m。分布區(qū)位于四川低緯度地區(qū)，主要在四川省西南涼山州、攀枝花市的德昌、米易、鹽源等海拔1 300-2 800m地帶。德昌杉木屬較喜陰樹種，易生長在山坡半陰坡或陰坡，但是在半陽坡或陽坡也能正常生長，表現(xiàn)出對特殊性干旱氣候環(huán)境的適應(yīng)性。

德昌杉木木材品質(zhì)優(yōu)良，是當?shù)刂匾挠貌闹?，?0世紀80年代左右被當?shù)貜V泛栽植。由于前期對其天然林資源的亂砍濫伐，造成該樹種的天然資源急劇減少，因此對其資源保護利用也迫在眉睫。德昌杉木具有耐旱性強，冠幅小，生長速度快，幼樹生長速度隨樹齡增加而增大，易培育大徑材等特點，同時也是培育杉木良種的優(yōu)良種質(zhì)資源[5]。德昌杉木是一個生長分布區(qū)域狹窄的樹種，關(guān)于它的研究國內(nèi)外少有報道?，F(xiàn)有文獻主要報道了德昌杉木的組織培養(yǎng)、遺傳育種、胞核學和同工酶作用[6-9]，對于德昌杉木種子預處理研究表明，用25℃溫水浸種1h發(fā)芽率最高達28.67%[10]。研究樹木生長過程，可以基本確定樹種的不同生長階段的特性、數(shù)量、成熟時間等信息，能夠引導林農(nóng)科學撫育管理某樹種。中國學者對多個樹種進行了探索研究，如油松(Pinustabuliformis)、柳杉(Cryptomeriafortunei)、楓樺(Betulacostata)、山桂花(Bennettiodendronleprosipes)等，總結(jié)出各樹種不同生長階段的劃分或樹高、胸徑、材積的最優(yōu)生長方程，為各樹種的森林經(jīng)營管理提供依據(jù)[11-14]。本文采用樹干解析法對四川德昌杉木生長過程進行分析研究，以揭示德昌杉木的生長規(guī)律，為該樹種的保護和利用提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

德昌縣隸屬于四川省涼山彝族自治州，介于101°54′-102°29′E，27°05′-27°36′N之間。地處安寧河谷地帶，橫斷山區(qū)康藏高原東緣，地形復雜多樣，以中山地貌為主，安寧河北入南出貫穿全境。周邊與會理、米易、鹽源、西昌及普格等縣市相連相鄰。德昌縣屬亞熱帶高原季風氣候，年均氣溫17.7℃，年均降水1 049mm，無霜期300d以上，年日照2 147h，夏無酷暑，冬無嚴寒。德昌縣金河林場的德昌杉木人工林營造始于20世紀70年代初，現(xiàn)有林分面積約20-33hm2，垂直分布海拔在1 945-2 260m之間。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

在德昌杉木人工林中按不同坡向選擇3個不同的林分，在各林分中各設(shè)定1個20m×20m的標準地，對3個標準地中的林木進行每木檢尺，測定標準地內(nèi)的樹高、胸徑、枝下高和冠幅等性狀。根據(jù)每木檢尺結(jié)果，在各標準地內(nèi)選擇1株平均木作為解析木。

2.2 解析木的處理與圓盤測定

采集3株平均木，按2m區(qū)分段進行樹干解析。圓盤測定使用直尺測量南-北、東-西方向的帶皮直徑、去皮直徑、各年輪直徑等指標。解析木的材積(V)采用中央斷面區(qū)分求積式計算，材積生長率采用普雷斯勒生長率公式求算[15]。

2.3 各性狀的生長方程擬合

德昌杉木的樹高、胸徑與材積的生長過程采用Logistic生長曲線進行模擬，其表達式為,y=K/(1+ae-bx)；其中x是自變量，表示生長時間；y為因變量，表示觀測指標的累積生長量；a、b是待定常量；K為生長終極量。利用Origin Pro 8.5軟件求得a、b、K值。

2.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件進行數(shù)據(jù)分析和制作表格，Origin Pro 8.5制圖軟件進行作圖。

3 結(jié)果與分析

通過對3株德昌杉木解析木的測定分析獲得其基本生長情況，包括年齡、樹高、胸徑、枝下高、冠幅、地理坐標和生長地海拔等情況(表1)。

對所采集的3株德昌杉木解析木圓盤的測定與分析結(jié)果表明，Ⅰ號、Ⅱ號與Ⅲ號解析木的年齡分別為38年、38年與43年。以3年為1個齡級對解析木進行統(tǒng)計分析，測定3株樹各自的胸徑總生長量、樹高總生長量與材積總生長量，最后計算出各性狀的平均值，進一步計算出各性狀的年平均生長量與連年生長量(表2)。因3株解析木中有2株樹的年齡是38年生，為保證對林分生長過程分析的準確性和可靠性，故只對3株解析木的38年內(nèi)的平均生長量進行分析，而Ⅱ號樹的單獨生長過程結(jié)果作為參考信息。

表1 解析木的生長情況Tab.1 Growth situation of parse tree

表2 德昌杉木樹干生長過程Tab.2 Tree growth process of Cunninghamia unica

3.1 樹高生長過程

對38年生德昌杉木樹高生長過程進行分析，結(jié)果見表2與圖1。

圖1 德昌杉木樹高生長過程Fig.1 Tree height growth process of Cunninghamia unica

由表2與圖1可知，38年生的德昌杉木樹高可以達到18.34m，德昌杉木樹高生長呈現(xiàn)出勻速增長的趨勢，總生長量曲線基本保持線性增長。樹高累計生長量隨著年齡的增加而不斷增大，總生長量在18年和27年時生長速度略有減緩。樹高的連年生長量曲線波動很大，呈現(xiàn)出明顯的鋸齒狀。連年生長量的變異范圍為0.22-0.77m，在第6年出現(xiàn)最小值為0.22m，此后開始上升并在第18年時達到最大值0.77m，然后又下降到0.44m(第21年時)，接著上升到0.69m(第27年時)，此后開始下降并逐步趨于穩(wěn)定；而年平均生長量的變異范圍為0.40-0.55m，變異幅度小于連年生長量。年平均生長量在3年到6年之間逐步下降到最小值為0.40m，此后平均生長量保持平穩(wěn)上升，并在27年達到最大值0.55m，之后開始緩慢下降。兩生長曲線有4次相交，第1次相交在8年左右，之后分別在20年、22年、28年相交，發(fā)生兩者多次相交的原因可能與其林分生長環(huán)境或自然撫育有一定關(guān)系。最后1次相交在28年，說明該樹種的樹高數(shù)量成熟齡約為28年。

3.2 胸徑生長過程

對38年生德昌杉木的胸徑生長過程進行分析結(jié)果表明(表2與圖2)，38年生德昌杉木的胸徑為25.52cm，胸徑增長和樹高基本相似，呈現(xiàn)出勻速增長的趨勢，總生長量曲線基本保持線性增長。胸徑連年生長量在9-15年之間增長速度較快，在15年時達到最大值0.98cm，之后緩慢下降到最低值0.44cm(第33年)。胸徑平均生長量同時在9年之后出現(xiàn)增長，并在21年達到最大值0.75cm，此后逐漸平緩的下降。胸徑平均生長量與連年生長量曲線在第9年左右第1次相交，在相交前對該人工林分開展1次間伐撫育管理，可維持林分的充分的生長空間和養(yǎng)分供應(yīng)，促使林木在后期更好地生長表現(xiàn)；在第24年時第2次相交，此后連年生長量一直低于平均生長量，表明胸徑的數(shù)量成熟齡約為24年。

圖2 德昌杉木胸徑生長過程Fig.2 DBH growth process of Cunninghamia unica

3.3 材積生長過程

對38年生德昌杉木的材積生長過程進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表2與圖3。

圖3 德昌杉木材積生長過程Fig.3 Tree volume growth process of Cunninghamia unica

由表2與圖3可知，38年生的德昌杉木材積累計生長量為0.462 2m3，年平均生長量達0.012 16m3，連年生長量為0.021 29m3；材積的連年生長量曲線先是緩慢增加(1-9年)，然后快速增加(9-21年)，接著上升有所減緩但仍在上升中(21-30年)，并在第30年時達到最大值，為0.024 68m3；而年平均生長量曲線一直處于緩慢上升趨勢，在第38年時其值為0.012 16m3，這可以看出德昌杉木的材積生長可以分為3個階段，1-9年生長緩慢，9-30年生長快速，30年后生長減緩。在38年時，材積的連年生長量大于平均生長量，兩者曲線在此時仍未未相交，說明德昌杉木的材積數(shù)量成熟齡大于38年，而根據(jù)兩者曲線的趨勢預計在40年之后相交。且單獨分析Ⅱ號樹材積生長過程時，其連年生長量曲線與平均生長量曲線是在41年生時相交，一定程度上證實了該樹種的數(shù)量成熟齡在38年以上。在林分實施采伐撫育或主伐時，其重要理論依據(jù)就是某樹種的材積數(shù)量成熟年齡，林分達到數(shù)量成熟時即可間伐或主伐。因此德昌杉木的采伐時間應(yīng)在41年后。

3.4 材積生長率生長過程

材積生長率是反映樹木材積生長過程中某一時期的相對速度的指標。對38年生德昌杉木的材積生長率進行分析(見表2與圖4)，結(jié)果表明，德昌杉木的材積生長率在1-9年下降速度很快，之后在9-21年下降速度開始減緩，然后在21-27年下降速度有所增加，接著曲線穩(wěn)定下降，并在38年時下降到2.8%。這表明德昌杉木材積生長相對速度隨著年齡增加而不斷下降，在生長前期下降速度快，后期降速有所減緩。

圖4 德昌杉木材積生長率生長過程Fig.4 Tree volume growth rate of Cunninghamia unica

3.5 各性狀的生長方程擬合

對各生長性狀進行擬合，結(jié)果見表3。各生長性狀的擬合方程的相關(guān)系數(shù)均在0.99以上，說明Logistic方程可以很好地描述胸徑、樹高、材積與年齡的生長過程。

表3 樹高、胸徑、材積生長方程Tab.3 Growth equations of tree height,DBH,volume

4 結(jié)論與討論

德昌杉木樹高的連年生長量曲線波動很大，呈現(xiàn)出鋸齒狀。而年平均生長量曲線在6年后先平穩(wěn)上升而后平緩降低。樹高連年生長量在18年時達到最大值0.77m，而平均生長量是在27年時達到最大值0.55m，樹高數(shù)量成熟齡約是28年。

德昌杉木胸徑生長具有前期速生性，連年生長量第15年左右達到最大值0.98cm，年平均生長在21年時達到最大值0.75cm，出現(xiàn)時間晚于連年生長量。連年生長量曲線和平均生長量曲線在第24年時相交，表明德昌杉木的胸徑數(shù)量成熟齡約在24年，而前24年是培育胸徑生長關(guān)鍵期。在關(guān)鍵期應(yīng)做好撫育管理、肥力控制與密度調(diào)控。

德昌杉木的材積連年生長量在在第30年時達到最大值，為0.024 68m3。而材積平均生長量在38年生時尚未達到最大值，而且兩者尚未相交，表明德昌杉木在38年生時尚未達到數(shù)量成熟齡，估測德昌杉木的數(shù)量成熟齡約41年生時。綜合考慮德昌杉木樹高、胸徑和材積的生長過程，可將其生長過程大致分為4個階段：1-9年為幼樹期，10-30年為速生期，31-40年為近成熟期，41年后為成熟期。

利用logistic曲線方程擬合德昌杉木樹高、胸徑與材積的生長過程具有很好的效果，各性狀的生長方程分別為樹高H=19.303 0/(1+14.302 5*e-0.142 1x)；胸徑D=25.945 7/(1+17.113 0*e-0.153 1x)；材積V=0.552 0/(1+174.524 3*e-0.177 3x)。

參考文獻：

[1]王德銀,劉和林.林木育種新材料—德昌杉木[J].四川林業(yè)科技,1980,1(1):12-15.

[2]王德銀,劉和林.杉木屬的新種—德昌杉木[J].林業(yè)科技通訊,1980(2):4-7.

[3]闕再靈,李景熹.杉木一新變種[J].西南師范大學學報(自然科學版),1981(1):111.

[4]肖千文,周廷佑,茍發(fā)剛,等.德昌杉百日苗苗木標準研究[J].四川林業(yè)科技,1996,18(2):75-76.

[5]周蘭英,肖千文,周廷佑,等.德昌杉特性調(diào)查研究[J].四川林業(yè)科技,1996,18(3):55-58.

[6]徐炳聲,方永鑫.德昌杉木和米德杉木的胞核學研究[J].Journal of Integrative Plant Biology,1986(2):150-155.

[7]蘇志遠,伍順鳳,王水.德昌杉的組織培養(yǎng)[J].植物生理學報,1989(2):64.

[8]王德銀,劉和林,呂彭孫,等.杉木、德昌杉木樹脂萜烯組分及其在遺傳育種中的應(yīng)用[J].四川林業(yè)科技,1981(3):33-42.

[9]沈乃茹,方永鑫,王仿.杉木、德昌杉木的幾種同工酶的初步研究[J].上海師范大學學報(自然科學版),1982(2):92-103.

[10]王富林,王明禮,劉永安,等.德昌杉種子預處理方法研究[J].四川林業(yè)科技,2013,34(6):72-76.

[11]王偉,馬履一,賈忠奎,等.河北平泉地區(qū)油松人工林生長過程的研究[J].中南林業(yè)科技大學學報,2012,32(6):13-17.

[12]羅梅,鄭小賢,王方.金溝嶺林場楓樺的生長過程分析[J].中南林業(yè)科技大學學報,2012,32(7):45-48.

[13]陳宏偉,姜遠標,楊斌,等.山桂花人工林的生長過程研究[J].西部林業(yè)科學,2011,40(3):6-11.

[14]張卓文.柳杉生長過程分析及生長階段劃分[J].中南林學院學報,2003,21(2):46-51.

[15]賈晨,辜云杰,何承忠,等.川西高原5種鄉(xiāng)土楊樹生長特性研究[J].西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版),2017(2):79-87，95.