水杉、池杉、落羽杉人工林的生长规律1)

胡兴宜 郑兰英 丁次平 胡绪森 戴 薛

(湖北省林业科学研究院，武汉，430075) (湖北省荆州市林业科学研究所) (湖北生态工程职业技术学院)

水杉(Metasequoia glyptostroboides)仅天然分布于我国鄂、湘、渝边境地带的狭窄区域，是我国特有的珍贵孑遗树种，树形优美，树干高大通直，生长快，耐水湿能力强，经过多年引种栽培，已遍布全世界50多个国家和地区，成为生态防护、速生用材和绿化观赏的优良树种［1］。池杉(Taxodium ascendens)和落羽杉(T.distichum)原产北美东南部，耐涝渍和土壤瘠薄，抗风抗病，平原湖区和丘陵山区均能生长，于20世纪初引种到我国，适应性强，生长快，材质优良，是我国引种最成功的几个外来树种之一，成为重要的造林树种和园林树种［2-3］。

经过多年的发展，水杉、池杉、落羽杉(以下简称“三杉”)在我国长江中下游地区栽培较多，广泛应用于速生丰产林、生态防护林和农田林网、路堤绿化、庭院观赏等，特别是“三杉”均耐水湿，适合钉螺孳生的河流、湖泊、水岸等低湿地区栽培，而且树冠窄，适宜林下间作，是营造抑螺防病林的主要树种［4］，并已在林业血防工程中得到广泛应用。“三杉”引种栽培以来，国内外学者进行了种源、育苗、造林、材性及生态适应性、遗传多样性等试验研究，有效推动了其推广栽培［5-8］。文中以江汉平原“三杉”试验林为基础，对其生长规律加以比较研究，以期为引种栽培、造林规划和科学经营提供理论依据和基础数据，进一步提高其栽培技术水平。

1 试验林概况与研究方法

试验地点位于长江南岸荆江分洪区的公安县三台林场，地下水位高，沟渠交错，也是血吸虫病重疫区。属亚热带季风气候区，年平均温度16.4℃，全年高于10℃活动积温5 214.7℃，无霜期271 d。年平均降水量1 126 mm，年平均日照时数1 877.9 h。砂壤土，土壤肥力中等，pH值7.4。

“三杉”同时于1987年春播种育苗，1989年春营建试验林，株行距2 m×3 m。对试验林进行每木检尺，测定胸径、树高，并记载冠幅、枝下高、病虫害等情况。根据调查结果，2011年秋选取生长正常的平均木作为解析木。解析木按照2 m区分段截取圆盘，采用1 a为1个龄阶进行树干解析和材积求算，用常规方法对圆盘进行年轮和直径的判别和测定［9］。

选择胸径、树高及材积的总生长量、连年生长量与平均生长量，对各树种的生长过程进行全面比较分析。采用ForStat2.0统计分析软件进行树干解析。相关数据处理及图形绘制应用 SPSS16.0和Excel等统计分析软件。

2 结果与分析

根据解析木材料及外业调查数据，通过计算机处理，分别绘制水杉、池杉、落羽杉的去皮胸径生长曲线(图1)、去皮胸径连年及平均生长曲线(图2)、树高生长曲线(图3)、树高连年及平均生长曲线(图4)、材积生长曲线(图5)和材积连年、平均生长曲线(图6)。

2.1 胸径生长规律比较

图1表明，在12 a以前，“三杉”的胸径生长量非常接近，12 a之后，落羽杉依然保持较快的生长速度，池杉次之，水杉的生长速度则明显变缓。胸径总生长量与树龄相关的规律性较强，经筛选建立“三杉”胸径总生长量模型为：

式中：DS、DC、DL分别为水杉、池杉和落羽杉的胸径总生长量;t为树龄。

图1 “三杉”去皮胸径生长曲线

由图2可知，水杉连年生长量在6 a时达到最大，6～12 a也保持较高水平，之后逐渐下降至18 a时趋于稳定;平均生长量前期增长较快，12 a时达到最大，之后缓慢降低;连年生长量和平均生长量在12～14 a相交。池杉连年生长量9 a时达到最大，降至15 a之后变化平缓;平均生长量在12 a时达到最大，之后缓慢降低;胸径连年生长量与平均生长量在12～14 a相交。落羽杉连年生长量在12 a之前逐渐增加至最大，此后逐渐下降，20 a时趋于平缓;平均生长量15 a时达到最大，之后缓慢降低;胸径连年生长量与平均生长量在15～17 a时相交。

“三杉”胸径连年生长量年际变幅较大，个别年份出现跳跃性，平均生长量的年际变幅和波动性则较小，从图2可以看出，“三杉”的胸径连年生长量和平均生长量总体上均呈先升后降趋势。在同一年龄段，落羽杉平均生长量最大，池杉次之，水杉最小。水杉连年生长量最大值出现的时间较早，池杉次之，落羽杉较晚。

图2 “三杉”去皮胸径连年、平均生长曲线

2.2 树高生长规律比较

由图3和建立的“三杉”树高总生长量与树龄生长模型可知，“三杉”的树高生长较为一致，池杉在后期稍稍落后，没有明显的差别。

式中：HS、HC、HL分别为水杉、池杉和落羽杉的树高总生长量;t为树龄。

图3 “三杉”树高生长曲线

从图4可以看出，水杉树高早期生长快速，尤以6～12 a生长最快，此后逐渐下降，18 a之后下降更加明显，22 a时连年生长量已降至0.2 m;树高平均生长量6 a时达到最大，然后随林龄增加而逐渐减少;树高连年生长量和平均生长量在13 a左右相交。池杉树高速生期在14 a之前，连年生长量均在1.0 m以上，20 a之后明显下降，连年生长量降到0.3 m以下;平均生长量则呈逐渐下降趋势;树高连年生长量和平均生长量在15 a左右相交。落羽杉树高的速生期在10 a之前，其连年生长量均在1 m以上，此后逐渐下降，15 a之后生长速度下降明显，16 a时连年生长量降为0.5 m，20 a时则已降至0.2 m。树高平均生长量随林龄增加而逐渐减少;树高连年生长量和平均生长量在9 a左右相交。

图4 “三杉”树高连年、平均生长曲线

“三杉”树高早期生长较快，平均生长量均随树龄增加总体上呈下降趋势，其连年生长量受多种生态因素的影响，其年际变幅差异较大，随树龄变化的规律性不强，但总体上仍是前期生长快于后期生长。

2.3 材积生长规律比较

图5表明，水杉、池杉和落羽杉材积在24 a以前一直处于较快生长状态，但在12 a以前，“三杉”的材积生长量非常接近，12 a之后，落羽杉依然保持较快的生长速度，池杉次之，水杉的生长速度则明显变缓，这与胸径生长规律类似。材积总生长量与树龄相关的规律性较强，经筛选建立“三杉”材积总生长量模型为：

式中：VS、VC、VL分别为水杉、池杉和落羽杉的材积总生长量;t为树龄。

图5 “三杉”材积生长曲线

由图6可知，水杉材积连年生长量在10 a后快速增加，16 a时达到最大，之后缓慢下降;平均生长量在前24 a一直呈上升趋势，但10 a之后增长较快;材积连年生长量与平均生长量在24 a内没有相交。池杉材积连年生长量在6 a之后快速增加，22 a时达到最大，之后迅速下降;平均生长量在前24 a一直呈上升趋势，但其8 a之后增加较快;材积连年生长曲线与平均生长曲线在24 a内没有相交。落羽杉材积连年生长量在9 a之后快速增大，21 a时达到最大，之后迅速降低;平均生长量在前24 a一直呈上升趋势，但9 a之后快速增长;材积连年生长曲线与平均生长曲线在24 a内也没有相交。

图6 “三杉”材积连年、平均生长曲线

“三杉”材积的平均、连年和总生长量均与树龄的相关关系较强，落羽杉材积的平均、连年、总生长量均最大，其次为池杉，水杉最小。

2.4 材积生长率与形数规律比较

图7表明，水杉、池杉和落羽杉材积生长率随树龄的增加而逐渐减小，15 a之前下降幅度大，此后下降缓慢。图8表明，水杉、池杉和落羽杉形数随树龄的增大而减小，8 a之前下降显著，继而趋于稳定。“三杉”在10 a后的形数基本保持一致。

图7 “三杉”材积生长率变化图

图8 “三杉”形数变化图

3 结论与讨论

水杉、池杉和落羽杉的胸径生长前期较快，连年生长量和平均生长量总体上均呈先升后降趋势，总生长量在12 a以前比较接近，12 a之后，落羽杉依然保持较快生长速度，池杉次之，水杉最小。“三杉”的树高生长也是早期较快，平均生长量均随树龄增加总体上呈下降趋势，总生长量“三杉”则较为一致，没有明显的差别。“三杉”的材积在24 a以前一直处于较快生长状态，平均、连年和总生长量均与树龄的相关关系较强，落羽杉材积的平均、连年、总生长量均最大，其次为池杉，水杉最小，特别是12 a之后，差距更大。

水杉、池杉和落羽杉材积生长率随树龄的增加而逐渐减小，15 a之前下降幅度大，此后下降缓慢。“三杉”形数也随树龄的增大而减小，8 a之前下降显著，10 a之后，“三杉”的形数基本保持一致，干形均比较通直圆满。

建立的水杉、池杉和落羽杉胸径、树高和材积总生长量的生长模型，可以用来评价在相同立地条件下“三杉”的生长差异，并根据“三杉”各自的生长特点，根据速生丰产林、抑螺防病林、生态防护林等的不同要求，合理利用造林地及其林下空间，使综合效益最佳。

［1］马金双.世界栽培水杉的调查(1947—2007年)［J］.武汉植物学研究，2008，26(2)：186-196.

［2］李昌晓，耿养会，叶兵，等.落羽杉与池杉幼苗对多种胁迫环境的响应及其对三峡库区库岸防护林营建的启示［J］.林业科学，2010，46(10)：144-152.

［3］柳学军，曹福亮，汪贵斌，等.落羽杉优良种源选择［J］.南京林业大学学报：自然科学版，2006，30(2)：47-50.

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