重慶市珍貴用材樹種楨楠生長規律

薛沛沛，陳本文，祝元春，錢 濤

（重慶市林業科學研究院∕重慶武陵山森林生態站，重慶 400036）

木材是國際公認的四大戰略資源之一。2018年中國原木進口量為5 975.10 萬m3［1］，在進口的原木中，主要是珍貴樹種大徑級用材。預計到2020年將耗用珍貴優質用材達1.0 億～1.5 億m3。隨著社會進步和經濟發展以及人民生活水平的提高，社會對木材的需求結構發生了明顯變化，市場對大徑材、珍貴木材的需求越來越大，供需矛盾突出。

楨楠（Phoebe zhennan）為樟科（Lauraceae）楠屬（Phoebe）常綠喬木，為國家二級保護樹種和珍貴用材樹種［2，3］，是金絲楠木的主要產材樹種，是組成常綠闊葉林的主要樹種，分布于湖北省西部、貴州省西北部及四川省、重慶市、湖南省等地。由于其材質堅實，紋理致密、花紋美觀、木味香馥、耐腐性強而成為制作高級家具和裝飾的上乘用材［4-6］。隨著市場對珍貴木材需求的增加，楨楠在中國闊葉林中具有越來越重要的地位。由于長期以來珍貴樹種的短缺，致使楨楠資源被大量砍伐［7］，加上中國經濟的快速發展對楨楠的需求量不斷增加，導致楨楠供需矛盾加劇，因此，楨楠的人工培育迫在眉睫。

近年來，研究者圍繞楨楠開展了大量研究，謝英贊等［8］開展了不同種源區楨楠種子形態、發芽特征及幼苗生長情況研究，王杰［9］對楨楠、細葉楠陰沉木的鑒定及其特性進行了研究，譚飛等［10］開展了不同施肥水平對楨楠多胚苗生長及光合生理影響的研究，曾廣騰等［11］實施了楨楠輕基質網袋育苗試驗及苗木生長節律研究，從種子、育苗、栽培技術以及生長狀況都開展了一定的研究，但對楨楠大徑材生長規律的報道比較少。林木的胸徑、樹高、單株材積等生長量可以直觀地反映出林木的生長規律［12］。相關研究表明，對林木生長規律進行研究，有利于生產者掌握林木各生長階段的特點，以此安排合理的生產經營措施，實現對林分長期科學的經營管理和規劃，達到林木速生、豐產和優質的目的［13，14］。作為亞熱帶珍貴用材樹種，對楨楠的生長規律開展研究，可以為楨楠的人工培育提供科學依據。為此，本研究選取重慶市永川區國有林場天然次生林為研究對象，基于楨楠調查數據，通過對重慶市楨楠生長規律的研究，為促進楨楠人工林資源的發展、縮短楨楠培育周期提供理論依據和技術參考。

1 研究區概況

重慶市位于中國內地西南部、長江上游地區，地跨東經105°11"—110°11"、北緯28°10"—32°13"，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，多霧，年平均氣溫16～18 ℃，年平均降水量在1 000～1 350 mm，降水多集中在5—9月。氣候具有高溫、高濕、夏長冬寒、日照時間短、云霧多、少霜雪等特點。地貌以丘陵、山地為主，坡地面積較大。

研究區位于重慶市永川國有林場巴岳山山脈的張家灣林區，屬亞熱帶季風氣候區，毗鄰417 省道，交通較為方便。楨楠林總面積33.3 hm2左右，共有胸徑6 cm 以上楨楠3 752 株，最大胸徑達76 cm，最大樹齡109年。據實地調查，地處北緯29°33"53″，東經105°53"19″，海拔510 m。年平均氣溫17.5 ℃，年平均降雨量1 015.0 mm，年平均無霜期317 d。土壤為黃壤土，中性至微酸性，海拔350 m，屬低山丘陵區。森林植被以楨楠為主，灌木有青岡、巨木、柃木、山礬、青冬、杜鵑等，蓋度為20%，地被物有茅草、蕨類，蓋度為25%。

2 研究方法

2.1 調查方法

對永川區國有林場巴岳山山脈的張家灣林區的楨楠天然次生林進行每木檢尺，測定胸徑、樹高，樹木年齡調查采用生長錐鉆取木心與采訪當地農戶相結合的方式，共調查楨楠樹木3 752 株。

2.2 樹木解析

選取3 株胸徑40 cm 左右的標準木進行樹木解析。樹木解析方法參考林業行業標準《森林生態系統長期定位觀測方法》（LY∕T 1952-2011）［15］。根據調查材料計算平均胸徑和平均樹高，單株立木材積的計算采用盧昌泰［16］研究出的適合于本地區楠木人工林材積計算的二元方程：

式中，V為材積（m3），D為胸徑（cm），H為樹高（m）。

2.3 生長方程擬合

采用SPSS 18.0 軟件進行回歸方程的擬合，采用的數學模型有邏輯斯蒂（Logistic）、二次曲線模型（Quadratic）、蘇瑪克（Johnoson-Schumacher）、威布爾（Weibull）、三次曲線模型（Cubic）和理查德（Rich?ards）［17，18］。分別將楨楠的樹高、胸徑、材積和樹齡用上述模型進行擬合，通過對比相關系數和剩余殘差平方等選出擬合效果最為理想的生長方程。

3 結果與分析

3.1 楨楠生長過程分析

3.1.1 林分胸徑樹高分布結構 通過每木調查，楨楠天然林喬木的胸徑和樹高的分布結構見圖1。由圖1 可知，楨楠天然林胸徑和樹高呈不均勻狀態分布。由胸徑測量和株數分布計算可得，楨楠天然次生林平均胸徑為23.45 cm，胸徑在10～20 cm 的林木占比最大，為26.89%；胸徑在50 cm 以下的林木占比為98%，胸徑大于50 cm 的林木占比僅為2%。楨楠天然次生林平均樹高為19.56 m，樹高在18 m以下的林木占比最大，為38.41%，有96.27% 的林木樹高在30 m 以下，樹高在30 m 以上的楨楠占比僅為3.73%。

3.1.2 林分生長過程分析 楨楠天然次生林林分生長過程見表1。由表1 可知，60年生楨楠木平均樹高為35.30 m，年均生長量0.59 m，平均胸徑38.81 cm，胸徑年均生長量0.65 cm，樹高、胸徑生長與林齡呈正相關關系。

圖1 楨楠天然次生林林分胸徑和樹高分布

表1 楨楠天然次生林生長過程

由圖2 可見，60年生楨楠胸徑總生長量為38.81 cm，年均生長量在0.63～0.81 cm，楨楠胸徑年平均生長量最大值出現在25～30年。楨楠胸徑的連年生長量在第15年至第20年生長較快，胸徑連年生長量達到最大值，為1.00 cm。隨后，連年生長量一直處于下降狀態，但連年生長量仍保持在0.50 cm 以上；第45年以后下降較多，連年生長量小于0.5 cm。楨楠的胸徑速生期為前30年，在這個時期除了要加強水肥管理外，還要注意林分密度，適度間伐才有利于培育大徑材。

由圖3 可以看出，60年生楨楠樹高總生長量為35.30 m。楨楠樹高年平均生長量和連年生長量均呈單峰曲線，年平均生長量總體相差不大，樹高年均生長量保持在0.55～0.76 m，年平均生長量為0.68 m，年平均生長量最大值出現在第25年～第30年，為0.76 m。樹高連年生長量在第15年～第20年達到最大值，為1.00 m，然后連年生長量開始快速下降，到第60年時樹高連年生長量下降到0.14 m。

圖2 楨楠天然次生林胸徑生長曲線

從上述分析可以看出，20年生的楨楠樹高生長已經處于穩定下降狀態，說明楨楠樹高生長早期旺盛，顯示了楨楠的速生性、分化快的特點。

圖3 楨楠天然次生林樹高生長曲線

楨楠的材積生長一直處于增加狀態，由10年生的0.010 9 m3增加到60年生的1.713 1 m3，年均生長量為0.017 4 m3。楨楠材積生長量在前15年生長緩慢，隨后逐年加快，連年生長量在第45年達到最高峰，然后又有所下降，但一直還在增長，積累速度緩慢（圖4）。

圖4 楨楠天然次生林材積生長曲線

3.1.3 林分樹高與胸徑的關系 由圖5 可知，由樹高測量和胸徑計算可得，本次調查的楨楠林木平均樹高為19.52 m。樹高按胸徑分布規律近似多項式關系，相關系數達到0.999 2。

圖5 楨楠天然次生林林分樹高與胸徑的關系

3.2 楨楠生長模型的建立

根據收集的數據，利用SPSS 18.0 軟件進行曲線擬合，通過對楨楠的樹齡與樹高、胸徑、材積的擬合計算，得到3 次多項式（CUB）y=a0+a1x+a2x2+a3x3（y表示樹高、胸徑、材積，x表示樹齡；a0、a1、a2、a3分別為模擬曲線的系數）的相關系數最大，即此模型的模擬效果最好，經與實測數據檢驗，適合優度達到99%。

3.2.1 楨楠胸徑生長曲線模型 通過分析得到胸徑生長曲線模型：y=-5.275+1.203x-0.007x2-0.000 006x3，其參數顯著性方差分析得到F=4 735.3＞F0.01=407.74。通過顯著性分析，胸徑與樹齡的回歸關系在0.01 水平下達顯著水平，其回歸擬合曲線的決定系數R2=0.999，說明楨楠胸徑生長量曲線擬合性很好。

3.2.2 楨楠樹高生長曲線模型 通過分析得到樹高生長曲線模型：y=-5.109+1.087x-0.004x2-0.000 06x3，其參數顯著性方差分析得到F=5 357.13＞F0.01=357.15。通過顯著性分析，樹高與樹齡的回歸關系在0.01 水平下達極顯著水平，其回歸擬合曲線的決定系數R2=0.999，說明楨楠樹高生長量曲線擬合性很好。

3.2.3 楨楠材積生長曲線模型 通過分析得到材積生長曲線模型：y=0.182-0.035x+0.002x2-0.000 002x3，其參數顯著性方差分析得到F=7 201.79＞F0.01=1.291。通過顯著性分析，材積與樹齡的回歸關系在0.01 水平下達極顯著水平，其回歸擬合曲線的決定系數R2=1.000，說明楨楠材積生長量曲線擬合性很好。

4 小結與討論

楨楠林分各胸徑的林木株數在10～50 cm 的林木占總林木數的80% 以上，小胸徑和大胸徑林木占少數，而中等胸徑林木占多數，說明林分處于較正常的生長狀態，林分穩定性較大。

根據永川區國有林場楨楠樹木調查資料，60年生楨楠的平均胸徑、樹高和單株材積分別為38.81 cm、35.3 m、1.713 1 m3。楨楠胸徑、樹高和材積均隨樹齡的增長而呈增長趨勢。四川省90年生楨楠胸徑為43.10 cm、樹高為33.80 m、材積達2.236 m3［19］。對比發現，重慶市永川區楨楠天然次生林的生長速度比四川省楨楠生長速度快，可能與重慶市高溫時間長且分布集中、濕度大的氣候特征有很大關系［20］。賈晨等［21］研究表明，38年生德昌杉木的樹高、胸徑總生長量分別為18.34 m、25.52 cm，杉木是人們公認的速生樹種，而楨楠的樹高和胸徑生長速度均大于杉木，加上楨楠木材價值高，因此，楨楠可作為珍貴速生樹種進行大面積栽培和推廣應用。

楨楠胸徑連年生長量呈現明顯的高-低的趨勢，第15年至第20年胸徑生長較快，并達到最大值1.00 cm，隨后連年生長開始緩慢下降，直到第60年為0.31 cm。楨楠樹高連年生長量與胸徑連年生長量類似，呈現出明顯的高-低的趨勢，樹高連年生長量與胸徑連年生長量最大值出現時間一致，最大值為1.00 m。隨后，樹高連年生長量出現急劇下降，直到第60年為0.14 m。楨楠胸徑和樹高的連年生長量呈前期大于年平均生長量，然后均小于年平均生長量的狀態。楨楠的材積生長一直處于增加狀態，由10年生的0.001 1 m3增加到60年生的1.713 1 m3，年均生長量為0.017 4 m3。在第15年至第20年間可加強撫育管理，以縮短楨楠成熟的時間，從而縮短輪伐期，并獲得較高的經濟效益，有利于培育優質大徑材。

對喬木生長方程的預測不能以某一模型直接進行擬合，而應選擇多種具有代表性的經驗生長方程進行擬合，并根據相關系數最大的原則篩選生長模型，以增加估測的精度，從而得到科學的結論［12］。從樹高、胸徑、材積與樹齡建立的數學模型可知，3次曲線模型y=a0+a1x+a2x2+a3x3能較好地反映胸徑、樹高、材積與樹齡之間的關系，相關系數均在0.990 0以上，可用于楨楠的生長預報。杜鵑等［22］對四川農業大學實習林場50～58年生的楠木人工林生長進程的動態分析表明，楠木人工林的樹高、胸徑、材積與樹齡之間的生長關系可用三次多項式進行描述。

通過對楨楠生長規律的研究發現，楨楠在早期生長較快，早期加強撫育管理，作為重慶市珍貴闊葉樹種進行培育推廣具有巨大的發展潛力。楨楠是國家二級保護樹種，是珍貴用材樹種，所以對楨楠生長規律的研究有助于縮短珍貴樹種培育周期，進而加速珍貴樹種楨楠大徑材培育。由于本研究中大部分年輪數據由生長錐鉆取木心獲得，楨楠大徑材數據相對較少，在以后的研究中應增加大徑材樣本數據，更有利于結果的推廣性和提高可靠性。