施友文

(福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，福建 福州 350003)

格氏栲(Castanopsiskawakamii)是我國(guó)南方珍稀鄉(xiāng)土樹(shù)種，其材質(zhì)堅(jiān)硬、結(jié)構(gòu)細(xì)密、紋理通直、耐腐力極強(qiáng)，可用于家具、造船、木模等，是優(yōu)良的硬質(zhì)用材樹(shù)種[1]；以格氏栲為建群種的常綠闊葉林具有豐富的生物多樣性[2]和極高的生態(tài)功能[3-7]，此外，格氏栲還是很好的觀(guān)賞造景樹(shù)種[8]，具有重要推廣價(jià)值。然而格氏栲自然分布區(qū)狹窄，天然資源較少，處于易危狀態(tài)，亟需大力保護(hù)和人工發(fā)展。目前，格氏栲已納入《中國(guó)珍稀瀕危保護(hù)植物名錄》[9]和國(guó)家林業(yè)局《中國(guó)主要栽培珍貴樹(shù)種參考名錄(2017年版)》[10]，福建省也將格氏栲列為第一批主要栽培珍貴樹(shù)種，然而由于格氏栲人工栽培技術(shù)尚不完善，栽培推廣面積較小。為了完善格氏栲人工栽培技術(shù)，制定切實(shí)可行的經(jīng)營(yíng)措施，分析掌握天然林生長(zhǎng)特性具有重要的可借鑒價(jià)值。

三明小湖格氏栲自然保護(hù)區(qū)現(xiàn)存有大約700 hm2格氏栲為主的天然林群落，是全國(guó)乃至全世界最大的格氏栲單優(yōu)群落。自20世紀(jì)中葉開(kāi)始，許多科技工作者對(duì)其開(kāi)展了大量科學(xué)研究，取得了許多重要成果，主要涉及群落特征[11-12]、天然林演替[13-14]、水源涵養(yǎng)[3]、土壤肥力[4，15]、生物多樣性[2]、區(qū)系分析[5]、群落種群生態(tài)學(xué)[16-17]、林窗效應(yīng)[18-19]、凋落物及養(yǎng)分循環(huán)[6-7]等領(lǐng)域，但有關(guān)格氏栲古樹(shù)天然林的生長(zhǎng)特性尚未見(jiàn)過(guò)詳細(xì)報(bào)道。從沉積的生長(zhǎng)痕跡中分析生長(zhǎng)特性，能夠揭示其生長(zhǎng)規(guī)律，對(duì)制定人工栽培經(jīng)營(yíng)措施是難能可貴的啟迪。為此，本研究利用三明小湖格氏栲自然保護(hù)區(qū)中完整倒木進(jìn)行樹(shù)干解析，試圖分析生長(zhǎng)特性，揭示天然格氏栲林木的生長(zhǎng)規(guī)律，為人工栽培格氏栲提供參考。

1 研究地自然概況

研究地設(shè)在福建省三明格氏栲自然保護(hù)區(qū)，位于福建省三明市三元區(qū)樓源小湖(26°07′—26°12′N(xiāo)、117°24′—117°29′E)，地處武夷山東伸支脈與戴云山脈北坡之間，為中亞熱帶大陸性兼海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫19.5 ℃，年均降水量1500.7 mm，少有霜雪。土壤為發(fā)育于砂巖、粉砂巖、石英礫巖和紫色砂頁(yè)巖的紅壤和紫色土。土層深厚，一般達(dá)10～15 m。保護(hù)區(qū)內(nèi)以格氏栲為優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的群落大約有700 hm2，格氏栲多為百年以上的古樹(shù)。每年由于樹(shù)體老化和樹(shù)種本身的生物力學(xué)特性、土壤支持力、風(fēng)的擾動(dòng)等諸多因素的作用，有一些古樹(shù)倒伏。

2 研究方法

表1 3株解析木基本情況及生態(tài)環(huán)境因子

3 結(jié)果與分析

3.1 格氏栲古樹(shù)胸徑生長(zhǎng)特性

由圖1可知，格氏栲古樹(shù)胸徑總生長(zhǎng)量呈持續(xù)上升趨勢(shì)，第2齡階呈快速生長(zhǎng)趨勢(shì)，第4—5齡階過(guò)渡期胸徑生長(zhǎng)趨勢(shì)變緩，第5—13齡階呈持續(xù)攀升趨勢(shì)，第13—15齡階胸徑總生長(zhǎng)速度緩慢。格氏栲古樹(shù)胸徑平均生長(zhǎng)量除第5齡階外，均呈持續(xù)上升趨勢(shì)，以第1—4齡階生長(zhǎng)速度最快。胸徑連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量相交于46.2、78.4、146.3 a。

格氏栲古樹(shù)胸徑連年生長(zhǎng)量從第2齡階(20年生時(shí))開(kāi)始加速，第3齡階達(dá)到最大值(0.5 cm·a-1)。隨齡階增長(zhǎng)，胸徑生長(zhǎng)開(kāi)始下降，第5齡階至最低值，為0.2 cm·a-1。第5—6齡階生長(zhǎng)速度增加，連年生長(zhǎng)量達(dá)第2個(gè)高峰值(0.46 cm·a-1)。連年生長(zhǎng)量在第8齡階出現(xiàn)第2次低谷期，但生長(zhǎng)量高于第1次低谷期；連年生長(zhǎng)量到第9齡階時(shí)達(dá)到第3峰值(0.42 cm·a-1)；在第9齡階后隨齡階增加呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，變化范圍0.38～0.42 cm·a-1；在第14齡階后開(kāi)始急速下降。胸徑連年生長(zhǎng)量于第3齡階、第6齡階和第9—12齡階出現(xiàn)3次生長(zhǎng)高峰，且均在0.4 cm·a-1以上，約占總生長(zhǎng)量的66.0%，為胸徑快速生長(zhǎng)期。

圖1 格氏栲胸徑生長(zhǎng)特征

3.2 格氏栲古樹(shù)樹(shù)高生長(zhǎng)特性

由圖2可知，樹(shù)高總生長(zhǎng)量在第1齡階僅1.5 m；第2齡階增加5.1 m，比第1齡階提高3.4倍；第3齡階樹(shù)高生長(zhǎng)量達(dá)到7.8 m，年平均生長(zhǎng)量為0.78 m·a-1。第1—3齡階間樹(shù)高生長(zhǎng)迅速，樹(shù)高總生長(zhǎng)量12.9 m，占總生長(zhǎng)量的56.6%；第6齡階后樹(shù)高生長(zhǎng)速度變緩，樹(shù)高基本停止生長(zhǎng)。

樹(shù)高平均生長(zhǎng)量隨林齡增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，在第3齡階達(dá)到最大值。第1—3齡階樹(shù)高呈快速生長(zhǎng)階段，平均生長(zhǎng)量增加幅度較大；3齡階后逐漸下降。格氏栲古樹(shù)樹(shù)高連年生長(zhǎng)量隨林齡增加呈先上升后平穩(wěn)的趨勢(shì)。樹(shù)高連年生長(zhǎng)量在第2—3、4—5齡階為快速生長(zhǎng)階段，樹(shù)高增長(zhǎng)迅速。在整個(gè)生長(zhǎng)階段連年生長(zhǎng)量于第3齡階、第5齡階達(dá)到2次高峰期，在第3齡階達(dá)到最大值；第3—4齡階為過(guò)渡期；第5齡階后連年生長(zhǎng)量快速下降；在第7齡階后停止生長(zhǎng)?？梢?jiàn)第3齡階是樹(shù)高快速生長(zhǎng)期。

圖2 格氏栲樹(shù)高生長(zhǎng)特征

圖3 格氏栲材積生長(zhǎng)特征

3.3 格氏栲古樹(shù)材積生長(zhǎng)特性

由圖3可知，格氏栲古樹(shù)進(jìn)入第2齡階時(shí)，林木生長(zhǎng)開(kāi)始積累，材積量較少，占總材積總生長(zhǎng)量的1.5%。整個(gè)生長(zhǎng)階段，格氏栲古樹(shù)材積總生長(zhǎng)量隨林齡增加呈持續(xù)上升趨勢(shì)。格氏栲材積連年生長(zhǎng)量在整個(gè)生長(zhǎng)階段出現(xiàn)4次高峰期，峰值最大值出現(xiàn)在第12齡階，高達(dá)0.02647 m3·a-1。材積連年生長(zhǎng)量在第4—5齡階、第6—7齡階、第10—11齡階、第12—15齡階呈下降趨勢(shì)。材積平均生長(zhǎng)量呈持續(xù)上升趨勢(shì)，于第14齡階達(dá)到最大值。材積連年生長(zhǎng)量峰值早于平均生長(zhǎng)量，與材積平均生長(zhǎng)量相交于147.5 a。

4 結(jié)論與討論

古樹(shù)具有重要的經(jīng)濟(jì)和文化價(jià)值，而且蘊(yùn)含著極高的科研價(jià)值。從古樹(shù)生長(zhǎng)特性中可以探索出格氏栲生長(zhǎng)進(jìn)程，為科學(xué)制定合理的人工林培育技術(shù)提供依據(jù)和可借鑒的經(jīng)營(yíng)模式。三明小湖格氏栲自然保護(hù)區(qū)的格氏栲古樹(shù)生長(zhǎng)特性表現(xiàn)為早期生長(zhǎng)緩慢，高、徑快速生長(zhǎng)期較遲，樹(shù)高速生期出現(xiàn)在20～30 a間，持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短；胸徑快速生長(zhǎng)期比樹(shù)高遲2～3 a，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，但多次起伏，與林分生長(zhǎng)狀況、生態(tài)環(huán)境緊密相關(guān)。材積從30 a才開(kāi)始加速積累，在40～50 a間小遇“瓶頸”后，一直持續(xù)到百年之后，材積數(shù)量成熟期出現(xiàn)在140～148 a間，格氏栲生長(zhǎng)壽命長(zhǎng)，適宜培育珍貴大徑材。

樹(shù)木快速生長(zhǎng)與否，與生長(zhǎng)環(huán)境和經(jīng)營(yíng)措施緊密相關(guān)。徐海寧等[20]認(rèn)為，人工栽培較之于野生狀態(tài)下更有利于林木生長(zhǎng)，倘若采用良種壯苗、加強(qiáng)幼林撫育、調(diào)控經(jīng)營(yíng)密度等營(yíng)林措施，將會(huì)明顯提高生長(zhǎng)速度，縮短數(shù)量成熟時(shí)間，達(dá)到較短時(shí)間內(nèi)培育大徑材的目的。隨著林齡增長(zhǎng)，林分結(jié)構(gòu)、個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育以及對(duì)周?chē)L(zhǎng)環(huán)境要求發(fā)生著規(guī)律性變化。根據(jù)不同生長(zhǎng)階段，采用不同的特定培育措施是制定經(jīng)營(yíng)措施的重要依據(jù)之一。從生長(zhǎng)特性與天然生長(zhǎng)環(huán)境和林分狀態(tài)的耦合關(guān)系分析，采取集約經(jīng)營(yíng)措施，格氏栲可以作為優(yōu)質(zhì)的速生用材樹(shù)種。

現(xiàn)代林業(yè)經(jīng)營(yíng)理念已經(jīng)把收獲木材與其它林副產(chǎn)品和保護(hù)生態(tài)環(huán)境放在同等重要的位置上[21]。闊葉林在森林生態(tài)系統(tǒng)中具有多功能、多價(jià)值的作用。肖金喜等[22]對(duì)浙江天童常綠闊葉林水文作用、常建國(guó)等[23]對(duì)太行山針葉樹(shù)種與闊葉樹(shù)種生態(tài)功能比較、周東雄[24]對(duì)福建沙縣乳源木蓮混交林對(duì)土壤肥力的影響等研究都表明針葉人工林蓄水固土、肥培土壤、物種保存和環(huán)境保護(hù)等綜合效能遠(yuǎn)不如闊葉林或針闊混交林。格氏栲林是南亞熱帶雨林到中亞熱帶常綠闊葉林的過(guò)渡類(lèi)型，具有多樣化的、豐富的生態(tài)功能和較高的觀(guān)賞價(jià)值。從天然格氏栲林后期的生長(zhǎng)量和生長(zhǎng)勢(shì)分析，格氏栲人工林輪伐期可以定域在50 a或以后，在50 a后可采取擬天然經(jīng)營(yíng)模式，利用格氏栲林復(fù)雜的森林結(jié)構(gòu)，在培育用材林的同時(shí)，發(fā)揮其生態(tài)功能和景觀(guān)價(jià)值，具有較高的綜合價(jià)值。楊蓉[25]認(rèn)為，人工促進(jìn)天然更新具有天然更新和人工更新無(wú)法比擬的諸多優(yōu)勢(shì)，天然更新時(shí)間長(zhǎng)，人工更新則樹(shù)種單一或簡(jiǎn)單多種，投資成本高。采取人工促進(jìn)天然更新的闊葉次生林能夠形成豐富的生物多樣性，構(gòu)成復(fù)雜的森林結(jié)構(gòu)，更好地發(fā)揮森林的多種效益。