李輝虎，劉巧麗，吳照祥，李彥強(qiáng)，劉騰云，鐘永達(dá)，余發(fā)新

(江西省科學(xué)院生物資源研究所/江西省觀賞植物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，330096，南昌)

0 引言

樹干解析是為了深入研究不同樹種或者不同立地條件下，同一樹種的立木生長特點(diǎn)，分析它們的胸徑、樹高、材積、生長率和形數(shù)等因子的變化規(guī)律和生長過程，是研究樹木生長過程的基本方法[1-3]，可用于樹木生長規(guī)律及其立地條件、環(huán)境因子的關(guān)系研究[4-5]，測算生物量[6-8]，確定林分的間伐、主伐年齡[9]，從而為樹種的保護(hù)、栽培、繁殖等提供依據(jù)，在測樹學(xué)中具有重大意義。

鵝掌楸屬(Liriodendron)屬于雙子葉植物綱、木蘭科、鵝掌楸亞科。鵝掌楸亞科只有1個(gè)屬，即鵝掌楸屬，該屬自然界現(xiàn)僅存2個(gè)種，即馬褂木(Liriodendronchinense(Hemsl.) Sarg.)和北美鵝掌楸(LiriodendrontulipiferaLinn)[10]。馬褂木在我國零星分布，呈瀕危狀態(tài)，被列為國家二級(jí)珍稀瀕危保護(hù)樹種。本文旨在對(duì)馬褂木進(jìn)行樹干解析，揭示馬褂木生長規(guī)律，為馬褂木的保護(hù)和培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)點(diǎn)位于江西高安市祥符鎮(zhèn)巴夫洛總部，境內(nèi)屬中亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨量充足，無霜期達(dá)276 d。年平均氣溫17.8 ℃，年平均降水量約1 567.4 mm，立地條件為崗地，土壤為紅壤土，總面積約0.8 hm2。

1.2 方法

2019年6月在詳細(xì)踏查人工林后，隨機(jī)設(shè)面積400 m2(20 m×20 m)標(biāo)準(zhǔn)樣地5個(gè)，對(duì)樣地內(nèi)馬褂木胸徑、樹高進(jìn)行測量，計(jì)算統(tǒng)計(jì)其生長狀況，隨機(jī)選取一株生長狀況居于平均水準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)木做標(biāo)準(zhǔn)木解析。伐倒之前，準(zhǔn)確標(biāo)定樹干東西南北方向，標(biāo)定根莖位置，測定胸徑。伐倒后先測定樹干全長，以1 m為一個(gè)區(qū)分段，截?cái)喑扇舾啥危蛔阋粋€(gè)區(qū)分段長度的樹干作為梢頭木，每區(qū)分段在底端截取厚度3～5 cm圓盤，胸徑處截取圓盤，將圓盤工作面刨光，在工作面標(biāo)定東西南北方向，辨別年輪，標(biāo)定各齡階位置(3 a為一個(gè)齡階)，并測量各個(gè)方向上各齡階直徑。最后計(jì)算各齡階的形數(shù)、胸徑、樹高和材積的總生長量、連年生長量和平均生長量，并計(jì)算生長率。繪制各種生長量的生長過程曲線。樹干解析測量數(shù)據(jù)與解析圖見圖1與表1。

圖1 樹干解析圖

表1 中國馬褂木樹胸徑、樹高、材積、形數(shù)生長過程分析表

連年生長量：樹木一年的生長量為連年生長量(current annual incerment)，連年生長量數(shù)值一般很小，測量困難，通常用定期平均生長量代替。

材積生長率計(jì)算公式：

式中：Pv為材積生長率，Va為a年時(shí)樹干總材積，Va-n為a-n年樹干材積，n為2次調(diào)查間隔年數(shù)。

材積計(jì)算公式：

式中：V為樹干材積，g0為樹干底斷面積，gn為梢頭木底斷面積，gi為各區(qū)分段之間的斷面積，l、l′分別為區(qū)分段長度和梢頭木長度gx。

形數(shù)計(jì)算公式：

式中：fx為干高x處斷面為基礎(chǔ)的形數(shù)，V為樹干材積，V′為比較圓柱體的體積，gx為干高x處的橫斷面積，h為全樹高[2]。

2 結(jié)果與分析

2.1 總生長量

從圖2可以看出，馬褂木在樹高、胸徑、材積的總生長量曲線上呈強(qiáng)勁的遞增趨勢，鵝掌楸樹高總生長量一直保持較高生長態(tài)勢，在前9 a生長最快，9—18 a期間生長放緩(圖2(a))。胸徑生長總量一直保持較高的生長趨勢，無生長放緩跡象，18 a胸徑可至30.2 cm(圖2(b))。3 a后材積生長總量開始急速增長，18 a材積可達(dá)0.53 m3，根據(jù)樹木材積生長量“S”型變化規(guī)律，可知材積生長速度尚未達(dá)到頂峰(圖2(c))。

2.2 平均生長量和連年生長量

由圖3(a)可知，馬褂木樹高生長最強(qiáng)勢時(shí)期為0—3 a，頂峰時(shí)期每年生長速度可至1.67 m/a，說明馬褂木屬于速生型樹種。樹高平均生長量始終高于連年生長量，樹高生長量在后期放緩，在12 a后連年生長量保持平穩(wěn)狀態(tài)。6 a胸徑生長速度至頂峰，平均生長量至頂峰后平緩降低，連年生長量有較小范圍浮動(dòng)，6 a至頂峰，6—12 a持續(xù)減緩，12—15 a上升，15 a下降，造成該現(xiàn)象的原因可能受當(dāng)時(shí)環(huán)境變化影響；相較于樹高平均生長量和連年生長量，馬褂木前期生長以胸徑為主(圖3(b))。材積平均生長量和連年生長量曲線符合一般規(guī)律，其平均生長量增長緩慢平穩(wěn)，而連年生長量在3 a后明顯高于平均生長量，在15 a后出現(xiàn)急劇下降拐點(diǎn)(圖3(c))。由于考察樣本生長年齡限制，暫無法對(duì)平均生長量曲線和連年生長量曲線是否將要相交定論，推測其尚未達(dá)到數(shù)量成熟年齡。

圖2 樹高、胸徑、材積總生長量曲線圖

2.3 生長率

從樹高、胸徑、材積生長率對(duì)比圖顯示(圖4)，馬褂木樹高生長率和胸徑生長率保持較為一致的曲線走勢，12 a后一直保持在平穩(wěn)較低水平，但胸徑生長率始終高于樹高生長率，表明馬褂木前18 a以胸徑生長為主。

圖3 樹高、胸徑、材積連年生長量、平均生長量對(duì)比曲線圖

圖4 樹高、胸徑、材積生長率對(duì)比曲線圖

2.4 形數(shù)分析

胸高形數(shù)是以樹干胸高斷面作為比較圓柱體的橫斷面所計(jì)數(shù)的形數(shù)，它的大小反映了樹干粗度變化的快慢，值越大表示干形越飽滿。0—9 a胸高形數(shù)保持上升趨勢，9—12 a較快增長，12—18 a胸徑形數(shù)較為穩(wěn)定，表明12 a后馬褂木干形較為穩(wěn)定(圖5)。

圖5 胸高形數(shù)曲線圖

3 討論

開展鵝掌楸屬樹種樹干解析，揭示其生長規(guī)律，對(duì)研究雜種和親本間關(guān)系，比較種間差異，推測速生期、輪伐期和主伐年齡、林分管理，營造有利生長發(fā)育條件具有重要意義。本研究通過對(duì)馬褂木單木樹干解析，發(fā)現(xiàn)速生型樹種中國馬褂木18 a生樹高達(dá)13.6 m，胸徑30.2 cm，材積0.53 m3，且在前18 a馬褂木一直處于生長快速期，尚未達(dá)到生長最大值，還存在生長空間。樹高與胸徑的平均生長連年生長表現(xiàn)為先增加后減少的規(guī)律，樹高平均生長量與連年生長量第3年達(dá)到最大值，胸徑平均生長量與連年生長量在第6年達(dá)到最大值，材積前3 a增長較為緩慢，3 a后進(jìn)入快速增長期，材積平均生長量與連年生長量曲線未相交表明此時(shí)尚未達(dá)到數(shù)量成熟，不能確定主伐

年齡。通過對(duì)生長率比較發(fā)現(xiàn)前期馬褂木以胸徑增長速度大于樹高增長速度，以胸徑增粗為主胸高形數(shù)顯示馬褂木前期干型不飽滿，后期干型愈發(fā)飽滿，趨于穩(wěn)定。該標(biāo)準(zhǔn)木整體生長未出現(xiàn)較大浮動(dòng)的波動(dòng)，表明當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境居于穩(wěn)定。與常見栽培樹種生長一般呈現(xiàn)出S型生長規(guī)律，幼苗時(shí)期因適應(yīng)新生長環(huán)境，生長遲緩，然后再到速生期，最后衰老生長狀況下降不同，中國馬褂木表現(xiàn)出良好的環(huán)境適應(yīng)性，能夠在短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)環(huán)境，表現(xiàn)出最佳生長狀態(tài)。因此，在此階段應(yīng)加強(qiáng)林分撫育，保障水、肥、光照的條件，滿足其生長所需，最大程度提高其經(jīng)濟(jì)效益。

影響馬褂木生長的因素包括立地條件、林分類型、時(shí)間效應(yīng)、競爭等因素及相互作用，而樹干解析作為直觀的觀測工作，結(jié)合上述因素綜合分析，構(gòu)建最符合馬褂木的生長模型，對(duì)于馬褂木培育與利用具有重要的研究價(jià)值。