大花序桉人工林生長規律研究

洪小龍

(福建省東山赤山國有防護林場，福建 東山 363400)

大花序桉(EucalyptuscloezianaF.Muell.)也稱昆士蘭桉，為桉屬昆士蘭桉亞屬高大落葉喬木，自然分布于澳大利亞，樹高可達35～45 m，分支點較高，頂端優勢明顯，干形好，9年生開始開花結果[1]，木材呈黃色，材質重硬，紋理通直，具黑金條紋，是一種材用價值較高的樹種，廣泛用于家具與建筑領域[2]。我國于1972年始引種，目前已廣泛栽培于廣西、廣東、福建、海南等雨熱條件較好的亞熱帶地區。

森林生態系統結構和功能的最基本特征之一就是森林生物量和生產力[3]。森林生物量和生產力關系著生態系統中最重要的2部分：能量和營養循環，同時這2部分也是研究生態系統的基礎，因此森林生物量和生產力已成為當下學者研究的熱點。當前，桉樹人工林生物量和生產力的研究主要集中在林分密度、立地條件、混交模式、物種多樣性、連栽代數、施肥措施等對桉樹人工林生物量和生產力的影響。本文以福建省漳州龍海九龍嶺國有林場12年生的大花序桉為研究對象，采用標準樣地法和標準木樹干解析的方法，探究大花序桉林分的生物量、生產力，揭示其生長規律和生物生產力特征，以期為大花序桉人工林栽培、可持續經營及木材的合理利用提供參考。

1 試驗地概況

選取樣地位于福建省漳州龍海九龍嶺國有林場，東經117°37′、北緯24°20′，為典型的南亞熱帶海洋性季風氣候，年均溫度21.4 ℃，年均降水量1450 mm，最高氣溫38 ℃，最低氣溫0 ℃，霜期短。沿海低山丘陵地帶，地勢較平坦，海拔一般在150～350 m，坡度20°～30°，樣地內大花序桉為2002年營造的人工造林，造林密度為601 株·hm-2。

2 研究方法

2.1 樣地設置和生長規律測定

2014年對福建省漳州九龍嶺國有林場的12年生大花序桉人工林進行調查，根據調查情況和坡位分布情況，在13-060小班(坡度20°～30°，海拔150～350 m)中選取上、中、下坡設置3個面積為400 m2的標準地，對各標準樣地內所有林木的胸徑、樹高、冠幅等生長因子進行調查、測定并記錄，同時記錄樣地內環境要素，如坡向、林下植被、海拔、地位等信息。

2.2 土壤養分分級標準

土壤養分分級參照第二次全國土壤普查養分含量分級標準[4](表1)，將速效鉀、有效磷、有機質以及全氮含量分為6級，分別代表豐富、較豐富、中等、較缺乏、缺乏、極度缺乏。

表1 土壤養分分級標準

2.3 林分生物量測定

在每木檢尺的基礎上，充分考慮不同徑階，每個樣地選取3株標準木作為樣本，測定其基徑、樹高、胸徑、冠幅；并按照1 m分段稱量，樹干每隔1 m取5 cm厚圓盤，在圓盤非工作面上標明南北方向，以分數形式記錄平均木號、斷面高度、圓盤號，用保鮮膜包好。采用樹干解析的方法分析大花序桉的生長規律和生長量。采用收獲法分別測定各平均木的樹干、樹皮、樹枝、樹葉的鮮質量，并帶回實驗室，105 ℃殺青1 h后80 ℃恒溫下烘干至恒重，由樣品干物質量換算出不同部位的生物量，進而估算出喬木層生物量和凈生產力。

2.4 數據統計分析

所有數據均采用Excel 2007、SPSS 19.0軟件對數據進行統計、處理和分析。

3 結果與分析

3.1 土壤養分情況

大花序桉林分土壤為磚紅壤性紅壤，土層厚度40～100 cm，土壤基本化學性質見表2。將樣地土壤養分與土壤養分分級標準(表1)對比，結果表明：全氮含量多處于1.0～1.5 g·kg-1，屬于四級(較缺乏)；有機質含量均小于15 g·kg-1，屬于五級(缺乏)；速效鉀含量均處于50～100 mg·kg-1之間，屬于四級(較缺乏)；有效磷含量處于5～10 mg·kg-1之間，屬于四級(較缺乏)。樣地內土壤肥力處于中下水平，為促進大花序桉的生長可適當施加氮磷鉀肥。

表2 土壤基本化學性質

3.2 大花序桉生長過程分析

3.2.1 胸徑生長過程分析 大花序桉各年齡段胸徑(去皮)總生長量、平均生長量和連年生長量見圖1。由圖1可知，大花序桉胸徑總生長量隨著林齡增加不斷增長，年增長率呈逐漸降低趨勢。胸徑平均生長量呈先增加后減小的趨勢，在1～3 a，大花序桉胸徑平均生長量的生長速率不斷增加，4 a后隨著林齡增長平均生長量呈逐年降低的趨勢。連年生長量隨年齡增加不斷變化，波動范圍較大，總體上呈現先增加后下降的趨勢。12 a大花序桉胸徑總生長量為24.60 cm，連年生長量為1.40 cm·a-1，平均生長量為2.05 cm·a-1。

圖1 大花序桉胸徑生長過程曲線

3.2.2 樹高生長過程分析 大花序桉樹高生長量分析結果見圖2。從圖2可以看出，大花序桉樹高總生長量隨著林齡增加逐年遞增，且增長速率較快。大花序桉樹高連年生長量隨林齡的增加波動幅度較大，其中以第4年時的連年生長量達最高值4.13 m·a-1，此時樹高連年生長量大于平均生長量，第5年時連年生長量開始降低且逐漸低于年平均生長量，最低值為0.66 m·a-1。大花序桉樹高平均生長量在1～4 a增加迅速，而5～12 a大花序桉平均生長量隨著林齡的增加呈逐年降低的趨勢，12 a時平均生長量為2.54 m·a-1，說明大花序桉在12 a時依舊未達成熟，有較大的發展潛力。

圖2 大花序桉樹高生長過程曲線

3.2.3 單株材積生長過程分析 大花序桉單株材積生長量見圖3。1～12 a大花序桉單株材積總生長量隨林齡的增加呈顯著增加趨勢，在12 a達最大值，為0.60 m3。單株材積平均生長量在幼林期較小，但增長速率極快，隨著林齡的增加呈現出快速增長趨勢，12 a時平均生長量達0.05 m3·a-1。1～9 a單株材積連年生長量迅速增長，10～12 a呈現一定波動，保持相對穩定，但均大于材積平均生長量。因此，從材積生長來看，0～4 a時為大花序桉的幼齡階段，生長緩慢；5～9 a時進入速生階段，連年生長量和平均生長量仍保持增長趨勢，生長速度最快，第7年時連年生長量為平均生長量的2倍以上；10～12 a時進入穩定生長階段，材積連年生長量總體上略有下降，變動相對平緩穩定，并保持在一個較高的水平。

圖3 大花序桉單株材積生長過程曲線

3.3 生物量及其分配

由表3可知，大花序桉樹干生物量占地上部分總生物量的87.97%，說明大花序桉可作為一種較為優質的速生且豐產樹種進行培育，以收獲優質干材。而樹葉生物量卻最少，一方面是由于大花序桉有相當強的頂端優勢，葉片少，樹干通直；另一方面是因為林分空間較小，植株間競爭激烈，導致樹葉的生物量最少。

采用樹干解析法繪制大花序桉單株生物量垂直分布圖(圖4)。從圖4可看出，大花序桉枝條和葉片生物量較少，主要集中在樹干的中上部尤其是在18～26 m之間，隨著樹木高度的增加生物量積累增多；樹皮生物量主要集中在樹干的中下部，樹干生物量主要集中在0～22 m。

3.4 生產力估算

本文采用喬木層年平均凈生產力作為大花序桉人工林生產力的指標，樹葉以2年生為計，其它組分均以12年生為計。由于未將林下地被生物量、根系生物量以及根系枯損量和凋落物生物量計算在內，所以本研究所得出的生產力比實際低。由表4可知，大花序桉總生產力為24.11 t·hm-2·a-1，其中樹干凈生產力占比最大，為87.97%；樹皮、樹枝、樹葉凈生產力分別為1.32、1.17、0.41 t·hm-2·a-1。

表4 大花序桉人工林喬木層凈生產力及其分配

4 結論與討論

本研究表明，在福建省漳州地區大花序桉平均胸徑、平均樹高、單株材積連年生長量均隨林齡的增長而明顯增加，從第4年開始進入速生階段，且在12 a時材積連年生長量仍顯著高于年平均生長量，依舊表現出較強的生長潛力，說明12 a大花序桉人工林尚處于速生階段，仍保持較高生長速度。大花序桉在桂中南地區生長良好，年均生長高度可達3 m左右，7 a大花序桉樹高可達22.4 m[5]，遠高于桂中北部地區[6]。大花序桉在不同地域栽培引種表現不一，這種差異可能是由于氣候因子對其生長影響較大，桂北地區氣溫較低，大花序桉長勢較差甚至出現死亡現象[7]，適當的高溫和濕潤氣候對大花序桉的生長起顯著的促進作用[8-9]。

12 a的大花序桉單株材積為0.6589 m3·株-1，大花序桉人工林單位面積蓄積量為396.00 m3·hm-2，樣地周邊23 a火力楠(Micheliamacclurei)人工林單位面積蓄積量為393.97 m3·hm-2。從蓄積量來看，12 a大花序桉人工林大于23 a火力楠。從蓄積年均生長量來看，12 a大花序桉人工林年均蓄積生長量約是23 a火力楠的2倍。生長環境幾近相同的條件下，12 a大花序桉木材蓄積量與年均生長量均高于23 a火力楠，表明大花序桉在該引種區域具有較強的生長適應性以及較高的生長力。現有報道顯示，廣西11 a西南樺(Betulaalnoides)單株材積為0.1736 m3[10]，廣東30 a樟樹(Cinnamomumcamphora)單株材積不到0.2 m3[11]，廣西30 a鐵油尖杉單株材積為0.48 m3[12]，46 a降香黃檀(Dalbergiaodorifera)單株材積0.40 m3[13]，46 a灰木蓮(Manglietiaconifera)單株材積為0.47 m3[14]。對比可知，相對于傳統的長周期、大中徑材樹種，大花序桉具有明顯的生長優勢，有很強的生長潛力，可作為一種中大徑材樹種培育。有學者對桉樹大中徑材生長潛力進行評價，發現按胸徑指標排序：尾葉桉(Eucalyptusurophylla)>尾巨桉>大花序桉；按材積指標排序：尾葉桉>大花序桉[15]。但與尾葉桉和尾巨桉相比，大花序桉木材密度大、應力變化小，材性可育潛力巨大[16-17]。

12年生大花序桉凈生產力為24.11 t·hm-2·a-1，18年樟樹人工林平均凈生產力為12.1 t·hm-2·a-1[18]，35 a福建楠木人工林平均凈生產力為5.23 t·hm-2·a-1[19]。由此可見，大花序桉在漳州引種地區環境下有較高的生物量與生產力水平，大花序桉人工林固碳能力較高，是一種光合作用能力強、碳素固定率高的速生豐產優良樹種[20]。大花序桉作為一種優質的速生用材樹種，具有很好的發展前景，其人工林生長規律還有待進一步研究。