格氏栲古树生长特性

施友文

(福建省林业调查规划院，福建 福州 350003)

格氏栲(Castanopsiskawakamii)是我国南方珍稀乡土树种，其材质坚硬、结构细密、纹理通直、耐腐力极强，可用于家具、造船、木模等，是优良的硬质用材树种[1]；以格氏栲为建群种的常绿阔叶林具有丰富的生物多样性[2]和极高的生态功能[3-7]，此外，格氏栲还是很好的观赏造景树种[8]，具有重要推广价值。然而格氏栲自然分布区狭窄，天然资源较少，处于易危状态，亟需大力保护和人工发展。目前，格氏栲已纳入《中国珍稀濒危保护植物名录》[9]和国家林业局《中国主要栽培珍贵树种参考名录(2017年版)》[10]，福建省也将格氏栲列为第一批主要栽培珍贵树种，然而由于格氏栲人工栽培技术尚不完善，栽培推广面积较小。为了完善格氏栲人工栽培技术，制定切实可行的经营措施，分析掌握天然林生长特性具有重要的可借鉴价值。

三明小湖格氏栲自然保护区现存有大约700 hm2格氏栲为主的天然林群落，是全国乃至全世界最大的格氏栲单优群落。自20世纪中叶开始，许多科技工作者对其开展了大量科学研究，取得了许多重要成果，主要涉及群落特征[11-12]、天然林演替[13-14]、水源涵养[3]、土壤肥力[4，15]、生物多样性[2]、区系分析[5]、群落种群生态学[16-17]、林窗效应[18-19]、凋落物及养分循环[6-7]等领域，但有关格氏栲古树天然林的生长特性尚未见过详细报道。从沉积的生长痕迹中分析生长特性，能够揭示其生长规律，对制定人工栽培经营措施是难能可贵的启迪。为此，本研究利用三明小湖格氏栲自然保护区中完整倒木进行树干解析，试图分析生长特性，揭示天然格氏栲林木的生长规律，为人工栽培格氏栲提供参考。

1 研究地自然概况

研究地设在福建省三明格氏栲自然保护区，位于福建省三明市三元区楼源小湖(26°07′—26°12′N、117°24′—117°29′E)，地处武夷山东伸支脉与戴云山脉北坡之间，为中亚热带大陆性兼海洋性季风气候区，年均气温19.5 ℃，年均降水量1500.7 mm，少有霜雪。土壤为发育于砂岩、粉砂岩、石英砾岩和紫色砂页岩的红壤和紫色土。土层深厚，一般达10～15 m。保护区内以格氏栲为优势树种的群落大约有700 hm2，格氏栲多为百年以上的古树。每年由于树体老化和树种本身的生物力学特性、土壤支持力、风的扰动等诸多因素的作用，有一些古树倒伏。

2 研究方法

表1 3株解析木基本情况及生态环境因子

3 结果与分析

3.1 格氏栲古树胸径生长特性

由图1可知，格氏栲古树胸径总生长量呈持续上升趋势，第2龄阶呈快速生长趋势，第4—5龄阶过渡期胸径生长趋势变缓，第5—13龄阶呈持续攀升趋势，第13—15龄阶胸径总生长速度缓慢。格氏栲古树胸径平均生长量除第5龄阶外，均呈持续上升趋势，以第1—4龄阶生长速度最快。胸径连年生长量与平均生长量相交于46.2、78.4、146.3 a。

格氏栲古树胸径连年生长量从第2龄阶(20年生时)开始加速，第3龄阶达到最大值(0.5 cm·a-1)。随龄阶增长，胸径生长开始下降，第5龄阶至最低值，为0.2 cm·a-1。第5—6龄阶生长速度增加，连年生长量达第2个高峰值(0.46 cm·a-1)。连年生长量在第8龄阶出现第2次低谷期，但生长量高于第1次低谷期；连年生长量到第9龄阶时达到第3峰值(0.42 cm·a-1)；在第9龄阶后随龄阶增加呈波动下降趋势，变化范围0.38～0.42 cm·a-1；在第14龄阶后开始急速下降。胸径连年生长量于第3龄阶、第6龄阶和第9—12龄阶出现3次生长高峰，且均在0.4 cm·a-1以上，约占总生长量的66.0%，为胸径快速生长期。

图1 格氏栲胸径生长特征

3.2 格氏栲古树树高生长特性

由图2可知，树高总生长量在第1龄阶仅1.5 m；第2龄阶增加5.1 m，比第1龄阶提高3.4倍；第3龄阶树高生长量达到7.8 m，年平均生长量为0.78 m·a-1。第1—3龄阶间树高生长迅速，树高总生长量12.9 m，占总生长量的56.6%；第6龄阶后树高生长速度变缓，树高基本停止生长。

树高平均生长量随林龄增加呈先上升后下降的趋势，在第3龄阶达到最大值。第1—3龄阶树高呈快速生长阶段，平均生长量增加幅度较大；3龄阶后逐渐下降。格氏栲古树树高连年生长量随林龄增加呈先上升后平稳的趋势。树高连年生长量在第2—3、4—5龄阶为快速生长阶段，树高增长迅速。在整个生长阶段连年生长量于第3龄阶、第5龄阶达到2次高峰期，在第3龄阶达到最大值；第3—4龄阶为过渡期；第5龄阶后连年生长量快速下降；在第7龄阶后停止生长。可见第3龄阶是树高快速生长期。

图2 格氏栲树高生长特征

图3 格氏栲材积生长特征

3.3 格氏栲古树材积生长特性

由图3可知，格氏栲古树进入第2龄阶时，林木生长开始积累，材积量较少，占总材积总生长量的1.5%。整个生长阶段，格氏栲古树材积总生长量随林龄增加呈持续上升趋势。格氏栲材积连年生长量在整个生长阶段出现4次高峰期，峰值最大值出现在第12龄阶，高达0.02647 m3·a-1。材积连年生长量在第4—5龄阶、第6—7龄阶、第10—11龄阶、第12—15龄阶呈下降趋势。材积平均生长量呈持续上升趋势，于第14龄阶达到最大值。材积连年生长量峰值早于平均生长量，与材积平均生长量相交于147.5 a。

4 结论与讨论

古树具有重要的经济和文化价值，而且蕴含着极高的科研价值。从古树生长特性中可以探索出格氏栲生长进程，为科学制定合理的人工林培育技术提供依据和可借鉴的经营模式。三明小湖格氏栲自然保护区的格氏栲古树生长特性表现为早期生长缓慢，高、径快速生长期较迟，树高速生期出现在20～30 a间，持续时间相对较短；胸径快速生长期比树高迟2～3 a，持续时间长，但多次起伏，与林分生长状况、生态环境紧密相关。材积从30 a才开始加速积累，在40～50 a间小遇“瓶颈”后，一直持续到百年之后，材积数量成熟期出现在140～148 a间，格氏栲生长寿命长，适宜培育珍贵大径材。

树木快速生长与否，与生长环境和经营措施紧密相关。徐海宁等[20]认为，人工栽培较之于野生状态下更有利于林木生长，倘若采用良种壮苗、加强幼林抚育、调控经营密度等营林措施，将会明显提高生长速度，缩短数量成熟时间，达到较短时间内培育大径材的目的。随着林龄增长，林分结构、个体生长发育以及对周围生长环境要求发生着规律性变化。根据不同生长阶段，采用不同的特定培育措施是制定经营措施的重要依据之一。从生长特性与天然生长环境和林分状态的耦合关系分析，采取集约经营措施，格氏栲可以作为优质的速生用材树种。

现代林业经营理念已经把收获木材与其它林副产品和保护生态环境放在同等重要的位置上[21]。阔叶林在森林生态系统中具有多功能、多价值的作用。肖金喜等[22]对浙江天童常绿阔叶林水文作用、常建国等[23]对太行山针叶树种与阔叶树种生态功能比较、周东雄[24]对福建沙县乳源木莲混交林对土壤肥力的影响等研究都表明针叶人工林蓄水固土、肥培土壤、物种保存和环境保护等综合效能远不如阔叶林或针阔混交林。格氏栲林是南亚热带雨林到中亚热带常绿阔叶林的过渡类型，具有多样化的、丰富的生态功能和较高的观赏价值。从天然格氏栲林后期的生长量和生长势分析，格氏栲人工林轮伐期可以定域在50 a或以后，在50 a后可采取拟天然经营模式，利用格氏栲林复杂的森林结构，在培育用材林的同时，发挥其生态功能和景观价值，具有较高的综合价值。杨蓉[25]认为，人工促进天然更新具有天然更新和人工更新无法比拟的诸多优势，天然更新时间长，人工更新则树种单一或简单多种，投资成本高。采取人工促进天然更新的阔叶次生林能够形成丰富的生物多样性，构成复杂的森林结构，更好地发挥森林的多种效益。