薛沛沛，陳本文，祝元春，錢 濤

（重慶市林業(yè)科學(xué)研究院∕重慶武陵山森林生態(tài)站，重慶 400036）

木材是國際公認(rèn)的四大戰(zhàn)略資源之一。2018年中國原木進(jìn)口量為5 975.10 萬m3［1］，在進(jìn)口的原木中，主要是珍貴樹種大徑級用材。預(yù)計到2020年將耗用珍貴優(yōu)質(zhì)用材達(dá)1.0 億～1.5 億m3。隨著社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人民生活水平的提高，社會對木材的需求結(jié)構(gòu)發(fā)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(hù)樹種和珍貴用材樹種［2，3］，是金絲楠木的主要產(chǎn)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(zhì)堅實(shí)，紋理致密、花紋美觀、木味香馥、耐腐性強(qiáng)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(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對楨楠的需求量不斷增加，導(dǎo)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(qū)楨楠種子形態(tài)、發(fā)芽特征及幼苗生長情況研究，王杰［9］對楨楠、細(xì)葉楠陰沉木的鑒定及其特性進(jìn)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(shí)施了楨楠輕基質(zhì)網(wǎng)袋育苗試驗及苗木生長節(jié)律研究，從種子、育苗、栽培技術(shù)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(guī)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(guī)律［12］。相關(guān)研究表明，對林木生長規(guī)律進(jìn)行研究，有利于生產(chǎn)者掌握林木各生長階段的特點(diǎn)，以此安排合理的生產(chǎn)經(jīng)營措施，實(shí)現(xiàn)對林分長期科學(xué)的經(jīng)營管理和規(guī)劃，達(dá)到林木速生、豐產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的目的［13，14］。作為亞熱帶珍貴用材樹種，對楨楠的生長規(guī)律開展研究，可以為楨楠的人工培育提供科學(xué)依據(jù)。為此，本研究選取重慶市永川區(qū)國有林場天然次生林為研究對象，基于楨楠調(diào)查數(shù)據(jù)，通過對重慶市楨楠生長規(guī)律的研究，為促進(jìn)楨楠人工林資源的發(fā)展、縮短楨楠培育周期提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 研究區(qū)概況

重慶市位于中國內(nèi)地西南部、長江上游地區(qū)，地跨東經(jīng)105°11"—110°11"、北緯28°10"—32°13"，屬亞熱帶季風(fēng)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(diǎn)。地貌以丘陵、山地為主，坡地面積較大。

研究區(qū)位于重慶市永川國有林場巴岳山山脈的張家灣林區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，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(dá)76 cm，最大樹齡109年。據(jù)實(shí)地調(diào)查，地處北緯29°33"53″，東經(jīng)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(qū)。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(diào)查方法

對永川區(qū)國有林場巴岳山山脈的張家灣林區(qū)的楨楠天然次生林進(jìn)行每木檢尺，測定胸徑、樹高，樹木年齡調(diào)查采用生長錐鉆取木心與采訪當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶相結(jié)合的方式，共調(diào)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(biāo)準(zhǔn)木進(jìn)行樹木解析。樹木解析方法參考林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測方法》（LY∕T 1952-2011）［15］。根據(jù)調(diào)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(qū)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(jìn)行回歸方程的擬合，采用的數(shù)學(xué)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(jìn)行擬合，通過對比相關(guān)系數(shù)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(jié)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(jié)構(gòu) 通過每木調(diào)查，楨楠天然林喬木的胸徑和樹高的分布結(jié)構(gòu)見圖1。由圖1 可知，楨楠天然林胸徑和樹高呈不均勻狀態(tài)分布。由胸徑測量和株數(shù)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(guān)關(guān)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(xiàn)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(dá)到最大值，為1.00 cm。隨后，連年生長量一直處于下降狀態(tài)，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(qiáng)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(xiàn)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(dá)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(jīng)處于穩(wěn)定下降狀態(tài)，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(diǎn)。

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(tài)，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(dá)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(guān)系 由圖5 可知，由樹高測量和胸徑計算可得，本次調(diào)查的楨楠林木平均樹高為19.52 m。樹高按胸徑分布規(guī)律近似多項式關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.999 2。

圖5 楨楠天然次生林林分樹高與胸徑的關(guān)系

3.2 楨楠生長模型的建立

根據(jù)收集的數(shù)據(jù)，利用SPSS 18.0 軟件進(jìn)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(shù)）的相關(guān)系數(shù)最大，即此模型的模擬效果最好，經(jīng)與實(shí)測數(shù)據(jù)檢驗，適合優(yōu)度達(dá)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(shù)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(guān)系在0.01 水平下達(dá)顯著水平，其回歸擬合曲線的決定系數(shù)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(shù)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(guān)系在0.01 水平下達(dá)極顯著水平，其回歸擬合曲線的決定系數(shù)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(shù)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(guān)系在0.01 水平下達(dá)極顯著水平，其回歸擬合曲線的決定系數(shù)R2=1.000，說明楨楠材積生長量曲線擬合性很好。

4 小結(jié)與討論

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

根據(jù)永川區(qū)國有林場楨楠樹木調(diào)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(dá)2.236 m3［19］。對比發(fā)現(xiàn)，重慶市永川區(qū)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(guān)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(rèn)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(jìn)行大面積栽培和推廣應(yīng)用。

楨楠胸徑連年生長量呈現(xiàn)明顯的高-低的趨勢，第15年至第20年胸徑生長較快，并達(dá)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(xiàn)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(xiàn)時間一致，最大值為1.00 m。隨后，樹高連年生長量出現(xiàn)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(tài)。楨楠的材積生長一直處于增加狀態(tài)，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(qiáng)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(jīng)濟(jì)效益，有利于培育優(yōu)質(zhì)大徑材。

對喬木生長方程的預(yù)測不能以某一模型直接進(jìn)行擬合，而應(yīng)選擇多種具有代表性的經(jīng)驗生長方程進(jìn)行擬合，并根據(jù)相關(guān)系數(shù)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(xué)的結(jié)論［12］。從樹高、胸徑、材積與樹齡建立的數(shù)學(xué)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(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0.990 0以上，可用于楨楠的生長預(yù)報。杜鵑等［22］對四川農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)習(xí)林場50～58年生的楠木人工林生長進(jìn)程的動態(tài)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(guān)系可用三次多項式進(jìn)行描述。

通過對楨楠生長規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，楨楠在早期生長較快，早期加強(qiáng)撫育管理，作為重慶市珍貴闊葉樹種進(jìn)行培育推廣具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑE楠是國家二級保護(hù)樹種，是珍貴用材樹種，所以對楨楠生長規(guī)律的研究有助于縮短珍貴樹種培育周期，進(jìn)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(shù)據(jù)由生長錐鉆取木心獲得，楨楠大徑材數(shù)據(jù)相對較少，在以后的研究中應(yīng)增加大徑材樣本數(shù)據(jù)，更有利于結(jié)果的推廣性和提高可靠性。