水杉、池杉、落羽杉人工林的生長規律1)

胡興宜 鄭蘭英 丁次平 胡緒森 戴 薛

(湖北省林業科學研究院，武漢，430075) (湖北省荊州市林業科學研究所) (湖北生態工程職業技術學院)

水杉(Metasequoia glyptostroboides)僅天然分布于我國鄂、湘、渝邊境地帶的狹窄區域，是我國特有的珍貴孑遺樹種，樹形優美，樹干高大通直，生長快，耐水濕能力強，經過多年引種栽培，已遍布全世界50多個國家和地區，成為生態防護、速生用材和綠化觀賞的優良樹種［1］。池杉(Taxodium ascendens)和落羽杉(T.distichum)原產北美東南部，耐澇漬和土壤瘠薄，抗風抗病，平原湖區和丘陵山區均能生長，于20世紀初引種到我國，適應性強，生長快，材質優良，是我國引種最成功的幾個外來樹種之一，成為重要的造林樹種和園林樹種［2-3］。

經過多年的發展，水杉、池杉、落羽杉(以下簡稱“三杉”)在我國長江中下游地區栽培較多，廣泛應用于速生豐產林、生態防護林和農田林網、路堤綠化、庭院觀賞等，特別是“三杉”均耐水濕，適合釘螺孳生的河流、湖泊、水岸等低濕地區栽培，而且樹冠窄，適宜林下間作，是營造抑螺防病林的主要樹種［4］，并已在林業血防工程中得到廣泛應用。“三杉”引種栽培以來，國內外學者進行了種源、育苗、造林、材性及生態適應性、遺傳多樣性等試驗研究，有效推動了其推廣栽培［5-8］。文中以江漢平原“三杉”試驗林為基礎，對其生長規律加以比較研究，以期為引種栽培、造林規劃和科學經營提供理論依據和基礎數據，進一步提高其栽培技術水平。

1 試驗林概況與研究方法

試驗地點位于長江南岸荊江分洪區的公安縣三臺林場，地下水位高，溝渠交錯，也是血吸蟲病重疫區。屬亞熱帶季風氣候區，年平均溫度16.4℃，全年高于10℃活動積溫5 214.7℃，無霜期271 d。年平均降水量1 126 mm，年平均日照時數1 877.9 h。砂壤土，土壤肥力中等，pH值7.4。

“三杉”同時于1987年春播種育苗，1989年春營建試驗林，株行距2 m×3 m。對試驗林進行每木檢尺，測定胸徑、樹高，并記載冠幅、枝下高、病蟲害等情況。根據調查結果，2011年秋選取生長正常的平均木作為解析木。解析木按照2 m區分段截取圓盤，采用1 a為1個齡階進行樹干解析和材積求算，用常規方法對圓盤進行年輪和直徑的判別和測定［9］。

選擇胸徑、樹高及材積的總生長量、連年生長量與平均生長量，對各樹種的生長過程進行全面比較分析。采用ForStat2.0統計分析軟件進行樹干解析。相關數據處理及圖形繪制應用 SPSS16.0和Excel等統計分析軟件。

2 結果與分析

根據解析木材料及外業調查數據，通過計算機處理，分別繪制水杉、池杉、落羽杉的去皮胸徑生長曲線(圖1)、去皮胸徑連年及平均生長曲線(圖2)、樹高生長曲線(圖3)、樹高連年及平均生長曲線(圖4)、材積生長曲線(圖5)和材積連年、平均生長曲線(圖6)。

2.1 胸徑生長規律比較

圖1表明，在12 a以前，“三杉”的胸徑生長量非常接近，12 a之后，落羽杉依然保持較快的生長速度，池杉次之，水杉的生長速度則明顯變緩。胸徑總生長量與樹齡相關的規律性較強，經篩選建立“三杉”胸徑總生長量模型為：

式中：DS、DC、DL分別為水杉、池杉和落羽杉的胸徑總生長量;t為樹齡。

圖1 “三杉”去皮胸徑生長曲線

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

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

圖2 “三杉”去皮胸徑連年、平均生長曲線

2.2 樹高生長規律比較

由圖3和建立的“三杉”樹高總生長量與樹齡生長模型可知，“三杉”的樹高生長較為一致，池杉在后期稍稍落后，沒有明顯的差別。

式中：HS、HC、HL分別為水杉、池杉和落羽杉的樹高總生長量;t為樹齡。

圖3 “三杉”樹高生長曲線

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

圖4 “三杉”樹高連年、平均生長曲線

“三杉”樹高早期生長較快，平均生長量均隨樹齡增加總體上呈下降趨勢，其連年生長量受多種生態因素的影響，其年際變幅差異較大，隨樹齡變化的規律性不強，但總體上仍是前期生長快于后期生長。

2.3 材積生長規律比較

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狀態，但在12 a以前，“三杉”的材積生長量非常接近，12 a之后，落羽杉依然保持較快的生長速度，池杉次之，水杉的生長速度則明顯變緩，這與胸徑生長規律類似。材積總生長量與樹齡相關的規律性較強，經篩選建立“三杉”材積總生長量模型為：

式中：VS、VC、VL分別為水杉、池杉和落羽杉的材積總生長量;t為樹齡。

圖5 “三杉”材積生長曲線

由圖6可知，水杉材積連年生長量在10 a后快速增加，16 a時達到最大，之后緩慢下降;平均生長量在前24 a一直呈上升趨勢，但10 a之后增長較快;材積連年生長量與平均生長量在24 a內沒有相交。池杉材積連年生長量在6 a之后快速增加，22 a時達到最大，之后迅速下降;平均生長量在前24 a一直呈上升趨勢，但其8 a之后增加較快;材積連年生長曲線與平均生長曲線在24 a內沒有相交。落羽杉材積連年生長量在9 a之后快速增大，21 a時達到最大，之后迅速降低;平均生長量在前24 a一直呈上升趨勢，但9 a之后快速增長;材積連年生長曲線與平均生長曲線在24 a內也沒有相交。

圖6 “三杉”材積連年、平均生長曲線

“三杉”材積的平均、連年和總生長量均與樹齡的相關關系較強，落羽杉材積的平均、連年、總生長量均最大，其次為池杉，水杉最小。

2.4 材積生長率與形數規律比較

圖7表明，水杉、池杉和落羽杉材積生長率隨樹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、池杉和落羽杉形數隨樹齡的增大而減小，8 a之前下降顯著，繼而趨于穩定。“三杉”在10 a后的形數基本保持一致。

圖7 “三杉”材積生長率變化圖

圖8 “三杉”形數變化圖

3 結論與討論

水杉、池杉和落羽杉的胸徑生長前期較快，連年生長量和平均生長量總體上均呈先升后降趨勢，總生長量在12 a以前比較接近，12 a之后，落羽杉依然保持較快生長速度，池杉次之，水杉最小。“三杉”的樹高生長也是早期較快，平均生長量均隨樹齡增加總體上呈下降趨勢，總生長量“三杉”則較為一致，沒有明顯的差別。“三杉”的材積在24 a以前一直處于較快生長狀態，平均、連年和總生長量均與樹齡的相關關系較強，落羽杉材積的平均、連年、總生長量均最大，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率隨樹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”形數也隨樹齡的增大而減小，8 a之前下降顯著，10 a之后，“三杉”的形數基本保持一致，干形均比較通直圓滿。

建立的水杉、池杉和落羽杉胸徑、樹高和材積總生長量的生長模型，可以用來評價在相同立地條件下“三杉”的生長差異，并根據“三杉”各自的生長特點，根據速生豐產林、抑螺防病林、生態防護林等的不同要求，合理利用造林地及其林下空間，使綜合效益最佳。

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