李 茂，鄧倫秀，潘德權(quán)，穆君，李崇清，楊成華*(.貴州省林業(yè)科學(xué)研究院，貴州貴陽(yáng)550000;.習(xí)水國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，貴州貴陽(yáng)5500)

福建柏 (Fokienia hodginsii)為常綠高大喬木，屬柏科(Cupressaceae)的單型屬植物，是我國(guó)的特有種、國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物，在柏科的系統(tǒng)發(fā)育研究中有較大的科學(xué)價(jià)值［1］。福建柏分布于浙江南部、福建、廣東北部、江西、湖南南部、貴州、廣西、四川、云南東南部和越南北部，多生長(zhǎng)于海拔為1 000 m左右的溫暖濕潤(rùn)山地森林中［2］。由于福建柏材質(zhì)優(yōu)良、樹(shù)姿美觀，是珍貴的材用樹(shù)種，也是良好的觀賞綠化樹(shù)種，因而被過(guò)度利用，致使其分布范圍日趨狹窄，大樹(shù)更是稀少，已成漸危物種。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)福建柏天然群落的研究很多［3－11］，但未見(jiàn)對(duì)其生長(zhǎng)過(guò)程的研究。

在貴州省習(xí)水中亞熱帶常綠闊葉林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)習(xí)水保護(hù)區(qū))的天然植被中，保存著一定面積的以福建柏為優(yōu)勢(shì)的群落。2010年7月，貴州省林業(yè)廳組織科學(xué)考察隊(duì)，對(duì)該自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行綜合科學(xué)考察。筆者作為考察隊(duì)的一員，通過(guò)實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)習(xí)水保護(hù)區(qū)內(nèi)三岔河風(fēng)景區(qū)內(nèi)的成年福建柏大量死亡。經(jīng)有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)，選擇1株已死亡的福建柏進(jìn)行樹(shù)干解析與分析研究，以期為福建柏資源的拯救、保護(hù)及可持續(xù)性發(fā)展提供依據(jù)。

1 自然概況

保護(hù)區(qū)位于貴州省北隅，地理位置為105°50'～106°29'E、28°07'～28°34'N。區(qū)內(nèi)最高海拔 1 756 m，最低海拔 420 m。屬長(zhǎng)江水系，亞熱帶至暖溫帶溫暖濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，保護(hù)區(qū)內(nèi)植物資源十分豐富，主要為中亞熱帶常綠闊葉林，是一種以中亞熱帶地帶性植被常綠闊葉林為主要生活型的森林生態(tài)系統(tǒng)。

2 材料與方法

2.1 研究材料 2010年11月，在保護(hù)區(qū)內(nèi)三岔河鄉(xiāng)天堂溝針闊葉林中，選擇1株已死亡的福建柏，經(jīng)報(bào)批后伐倒并進(jìn)行解析。解析木位于106°24'03″E、28°33'46″N，海拔1 147 m，山谷，紫色土，腐殖層厚度2 cm，有機(jī)質(zhì)豐富，土壤較緊實(shí)、濕潤(rùn)，土層厚在50 cm左右。解析木樹(shù)高19.6 m，帶皮胸徑46 cm，材積1.362 9 m3，樹(shù)齡105年，能完整地表現(xiàn)福建柏的自然生長(zhǎng)過(guò)程。

2.2 研究方法

2.2.1 樹(shù)干解析。測(cè)定解析木的全長(zhǎng)，以2 m區(qū)分段截取圓盤(pán)并標(biāo)記北方向線、圓盤(pán)號(hào)和斷面高度。將圓盤(pán)取回在室內(nèi)刨光工作面，以東西、南北2個(gè)方向上年輪直徑的算術(shù)平均值作為該年齡直徑，測(cè)算樹(shù)高采用成子純修正法。根據(jù)不同號(hào)圓盤(pán)的直徑生長(zhǎng)量，計(jì)算各齡階的樹(shù)高、胸徑、材積生長(zhǎng)量，并計(jì)算樹(shù)高、胸徑和材積的總生長(zhǎng)量、連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量以及實(shí)驗(yàn)形數(shù)［7］。采用SPSS分析軟件對(duì)樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行分析。

2.2.2 競(jìng)爭(zhēng)樣地。以解析木為對(duì)象木，測(cè)量其胸徑和樹(shù)高并進(jìn)行編號(hào)，以對(duì)象木為中心，10 m為半徑作樣圓，將樣圓范圍內(nèi)所有喬木視為競(jìng)爭(zhēng)木，實(shí)測(cè)這些競(jìng)爭(zhēng)木的胸徑及與對(duì)象木之間的距離。采用Hegyi提出的單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)模型來(lái)計(jì)算競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)。

式中GI是競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，其值越大，競(jìng)爭(zhēng)越激烈;Dj為樣圓中競(jìng)爭(zhēng)木j的胸徑;Di為樣圓中對(duì)象木i的胸徑;Lij為樣圓中對(duì)象木i與競(jìng)爭(zhēng)木的距離。

3 結(jié)果與分析

3.1 生長(zhǎng)規(guī)律分析 經(jīng)對(duì)福建柏解析木進(jìn)行測(cè)定，其胸徑、樹(shù)高、材積生長(zhǎng)過(guò)程詳見(jiàn)表1。

表1 福建柏樹(shù)干生長(zhǎng)過(guò)程

3.1.1 胸徑生長(zhǎng)規(guī)律。由于福建柏生長(zhǎng)緩慢，10年后樹(shù)高才生長(zhǎng)到1.30 m，因此胸徑分析從10年后開(kāi)始。從解析木的樹(shù)干生長(zhǎng)過(guò)程總表(表1)以及胸徑連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線圖(圖1)可看出:福建柏的胸徑連年生長(zhǎng)量最大值出現(xiàn)在30～35年和40～45年，為0.76 cm;平均生長(zhǎng)量最大值在55～60年生，為52 cm;從15年生起胸徑開(kāi)始快速生長(zhǎng)，20～65年生時(shí)是胸徑生長(zhǎng)的旺盛期，連年生長(zhǎng)量為0.53～0.76 cm;連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線在64年生時(shí)相交，然后胸徑生長(zhǎng)逐漸減弱，連年生長(zhǎng)量下降，平均生長(zhǎng)量也呈下降趨勢(shì)，胸徑的生長(zhǎng)過(guò)程見(jiàn)圖1、2。

3.1.2 樹(shù)高生長(zhǎng)規(guī)律。從解析木的樹(shù)干生長(zhǎng)過(guò)程總表(表1)以及樹(shù)高連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線圖(圖3)可看出:福建柏的樹(shù)高生長(zhǎng)快速期同樣出現(xiàn)在早期，35年前樹(shù)高的生長(zhǎng)較快，連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量均比較大，在15～20年時(shí)連年生長(zhǎng)量達(dá)到最大，每年以0.46 m的速度增長(zhǎng);連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線在32年生時(shí)相交，從32年生以后樹(shù)高生長(zhǎng)變慢，平均生長(zhǎng)量比較平緩減少，而連年生長(zhǎng)量卻從0.40 m以上急劇下降到0.20 m以下。樹(shù)高的生長(zhǎng)過(guò)程見(jiàn)圖3、4。

3.1.3 材積生長(zhǎng)規(guī)律。從樹(shù)干生長(zhǎng)過(guò)程總表(表1)以及材積連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線圖(圖5)可以看出:福建柏材積的連年生長(zhǎng)量在20～85年生時(shí)一直呈現(xiàn)較快的增長(zhǎng)趨勢(shì)，在55～60年生和65～70年生時(shí)達(dá)到最大值，為0.021 4 m3，85年生以后連年生長(zhǎng)量增長(zhǎng)急劇下降，從0.019 7 m3下降到105年生的0.008 2 m3，跌幅達(dá)58.38%;而平均生長(zhǎng)量前期一直表現(xiàn)為平穩(wěn)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，與連年生長(zhǎng)量曲線在95年生時(shí)相交，表明材積數(shù)量成熟，然后開(kāi)始比較平緩減少。材積的生長(zhǎng)過(guò)程見(jiàn)圖5、6。

3.1.4 實(shí)驗(yàn)形數(shù)變化規(guī)律。福建柏的胸高實(shí)驗(yàn)形數(shù)在10～15年生為0.41，15年生后其胸高形數(shù)均小于0.40。從福建柏各齡階實(shí)驗(yàn)形數(shù)情況來(lái)看，福建柏的胸高實(shí)驗(yàn)形數(shù)比較小，說(shuō)明福建柏樹(shù)干尖削度較大。形數(shù)增減的總體趨勢(shì)是形數(shù)隨樹(shù)齡的增加而降低，符合林木生長(zhǎng)的正常規(guī)律。福建柏的胸高平均實(shí)驗(yàn)形數(shù)為0.37，略低于我國(guó)主要喬木的平均實(shí)驗(yàn)形數(shù)。福建柏胸高實(shí)驗(yàn)形數(shù)的變化趨勢(shì)見(jiàn)實(shí)驗(yàn)形數(shù)變化曲線圖(圖7)。

3.2 樹(shù)高曲線 以縱坐標(biāo)表示樹(shù)高，橫坐標(biāo)為胸徑，將各胸徑對(duì)應(yīng)的樹(shù)高依直徑點(diǎn)繪在坐標(biāo)圖上，并依據(jù)散點(diǎn)的分布趨勢(shì)繪一條勻滑的曲線，它能清楚地反映出樹(shù)高隨直徑的變化規(guī)律，這條曲線稱(chēng)為樹(shù)高曲線。反映樹(shù)高隨直徑而變化的數(shù)學(xué)方程被稱(chēng)為樹(shù)高曲線方程［13］。

表2 方程參數(shù)估計(jì)與評(píng)價(jià)指標(biāo)

利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)解析木的樹(shù)高與胸徑的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出有效的參數(shù)估計(jì)值與評(píng)價(jià)指標(biāo)(表2)。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)中的復(fù)決定系數(shù)(R2)、回歸方程顯著性檢驗(yàn)系數(shù)(F值)、自由度值(df)可以看到，在所選用的3個(gè)方程中，3次曲線方程擬合效果最佳，故選其為樹(shù)高曲線模型。其擬合的樹(shù)高曲線見(jiàn)圖8，模型表達(dá)式如下:y=1.121+1.004x－0.028x2+0x3

3.3 對(duì)比 1981年，貴州省林業(yè)科學(xué)研究院羅祖筠、楊成華［14］在同一區(qū)域選擇1株福建柏進(jìn)行了解析研究。經(jīng)過(guò)對(duì)比，可以看出雖然數(shù)值有差別，但2個(gè)研究對(duì)象達(dá)到胸徑、樹(shù)高、材積連年生長(zhǎng)最高峰的時(shí)間基本相同，表明該區(qū)域的福建柏可能是同時(shí)更新的。

表3 不同解析木對(duì)比

3.4 福建柏群落的種內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng) 福建柏群落種內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4。其中，競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)(CI)越大，表明與中心木福建柏的競(jìng)爭(zhēng)越激烈。根據(jù)表2中福建柏群落種內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，可將福建柏的種內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度分為顯著、一般和不顯著3個(gè)等級(jí)(表5)。

表4 福建柏群落種內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度

表5 福建柏種間競(jìng)爭(zhēng)統(tǒng)計(jì)

福建柏的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)(CI)為0.25，排在第3位，占總競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的17.09%。該群落中福建柏的種內(nèi)有一定強(qiáng)度競(jìng)爭(zhēng)，但不大，為種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系一般的樹(shù)種。

各級(jí)種間競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度詳細(xì)情況分述如下:①競(jìng)爭(zhēng)顯著(CI≥0.30)的樹(shù)種有杉木和腺萼馬銀花2種，它們與中心對(duì)象木福建柏的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度較大，平均競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)為0.39，總競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)為0.77，占總競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的65.81%。在相同地點(diǎn)所作的群落調(diào)查中，這2種與福建柏競(jìng)爭(zhēng)顯著的樹(shù)種都屬于該林區(qū)喬木層優(yōu)勢(shì)種類(lèi)。②競(jìng)爭(zhēng)一般(0.30＞CI≥0.20)的樹(shù)種只有同類(lèi)的福建柏1種，它與中心對(duì)象木福建柏的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)為0.20，占總競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的17.09%。③競(jìng)爭(zhēng)不顯著(CI＜0.20)的樹(shù)種有1種落葉喬木、青岡、衛(wèi)矛屬1種，它們與中心木福建柏的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度較小，平均競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)為0.067。

4 結(jié)論與討論

(1)福建柏胸徑、樹(shù)高的生長(zhǎng)快速期都出現(xiàn)在早期，但具體時(shí)間存在差異。樹(shù)高快速生長(zhǎng)期出現(xiàn)較早，約在15齡以前。胸徑快速生長(zhǎng)期一般存在2個(gè)高峰，在30～35、40～45齡期間。材積的快速生長(zhǎng)期在55～70齡間。樹(shù)高生長(zhǎng)決定了它能否從群落中脫穎而出，胸徑生長(zhǎng)可以滯后一些。

(2)福建柏胸徑的連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線在64年生時(shí)相交，樹(shù)高的連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線在32年生時(shí)相交，材積的連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線在95年生時(shí)相交。這說(shuō)明習(xí)水福建柏在85齡后生長(zhǎng)逐漸緩慢，生命力減弱。保護(hù)區(qū)成年福建柏的大量死亡可能是自然死亡。

(3)福建柏胸高平均實(shí)驗(yàn)形數(shù)為0.37，略低于我國(guó)主要喬木的平均實(shí)驗(yàn)形數(shù)，說(shuō)明福建柏樹(shù)干尖削度較大。

(4)福建柏的樹(shù)高曲線擬合以三次曲線方程擬合效果最佳，其復(fù)決定系數(shù)為0.995。

(5)習(xí)水保護(hù)區(qū)福建柏種間競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度最大的植物為杉木和腺萼馬銀花。

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