北美红杉人工林生长规律研究

关维元，吴 军，钟志真，董海日，张少伟

（1. 建德市林业技术推广中心, 浙江 建德 311600；2. 建德市新安江林场，浙江 建德 311605）

北美红杉人工林生长规律研究

关维元1，吴 军1，钟志真1，董海日1，张少伟2

（1. 建德市林业技术推广中心, 浙江 建德 311600；2. 建德市新安江林场，浙江 建德 311605）

2016年4月，在浙江省建德市新安江林场的35年生北美红杉Sequoia s empervirens人工林中设置20 m× 30 m标准地进行每木调查，选取并测定解析木数据，对其胸径、树高及材积的生长规律进行研究。结果表明，随着树龄的增大，北美红杉树高和胸径生长表现为“直线形”，而材积生长则表现为“S”型；35年生北美红杉平均树高、胸径、材积总生长量分别为23.00 m，30.6 cm，0.343 0 m3，年平均生长量分别为0.70 m，0.93 cm，0.010 4 m3；连年生长量和平均生长量曲线并没有交叉，该树种还处于速生阶段未达到数量成熟。将北美红杉与毗邻的同龄杉木Cunninghamia lanceolata纯林的平均胸径和平均树高生长量进行比较，结果表明其年平均胸径及树高生长量均比杉木多。

北美红杉；胸径；树高；材积；生长

北美红杉Sequoia s empervirens简称红杉，是杉科Taxodiaceae中唯一的6倍体植物。原产美国加利福尼亚州海岸，是世界上最高的常绿大乔木，最高可达113 m，树龄可达千年以上，是著名的速生用材树种和巨大的锯木工业原料树种。北美红杉堪称“中美友谊使者”，1972年美国前总统尼克松来华访问时，作为礼品树（1株）赠送给我国，植于杭州植物园。有学者对北美红杉的起源[1-2]、引种栽培[3-4]、扦插繁殖[5-7]和组织培养[8-10]等方面进行了系列研究，但对北美红杉生长规律的研究则未见报道。本研究以35年生北美红杉为研究对象，对其树高、胸径和材积的生长规律进行研究，以期为北美红杉的合理经营及对其生态系统的动态监测提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地点设置在浙江省建德市新安江林场朱家埠林区，29º29′ N，119º16′ E。属中亚热带季风气候，受新安江水库小气候影响，四季分明，温暖湿润，雨量充沛。海拔197 m，年平均气温16.9℃，7月为最热月，平均气温29.2℃；1月为最冷月，平均气温4.7℃。≥10℃年平均积温6 180℃，年日照时数1 940 h，无霜期254 d。年平均降水量为1 504 mm，平均相对湿度82%。年均大雾日33 d左右。土壤为发育于页岩的红壤土类。

该林区是目前浙江省唯一的北美红杉人工林所在地。1982年3月，采用杭州植物园赠送的北美红杉1年生组培容器苗进行营建，造林株行距2 m×2 m，造林密度2 5 05株·hm-2，造林前3 a，每年春秋两季2次割灌除草，春季1次施肥和扩穴抚育管理，后期1次卫生伐。现保存面积7 hm2，平均树高22 m，平均胸径36 cm，密度1 800株·hm-2。为比较北美红杉与本地杉木Cunninghamia lanceolata生长的差异，在同一小班，选择同一立地条件，采用1年生杉木裸根苗开展对比造林，抚育管理措施与北美红杉一致，该杉木林样地，现保存面积5 hm2，平均树高为16.5 m，平均胸径为23.4 cm，密度2 250株·hm-2。

1.2 研究方法

1.2.1 样地设置和调查 2016年4月23日，分别在北美红杉和杉木人工林中设置3个20 m×30 m的标准地。对标准地内的北美红杉和杉木进行调查，测量树木的高度、胸径、树冠幅度等指标，计算胸径断面积平均值和树高算术平均值。

1.2.2 解析木测量 确定每个标准地的标准株，每个标准地选择3株标准株作解析木，伐倒后进行树干解析测量。解析木砍伐前，标明其根茎、胸高位置、南北方向，实测其胸径、冠幅等，伐倒后实测其树高及1/4，1/2，3/4 处的直径，按2 m 区分段法进行解析木区分求积并截取圆盘，共解析9株北美红杉。同时调查了对照杉木林3个样地9株解析木数据。

1.2.3 数据处理 采用SPSS 1 3.0和Excel 2007进行数据处理分析，解析木的树高、胸径、平均年生长量和连年生长量等指标的内业计算参考梁林峰的方法[11]。

2 结果与分析

2.1 北美红杉树高生长过程

从北美红杉树高的总生长量（图1）可知，随着林龄的增大，树高生长速度逐年加快，35年生时高总生长量达23.00 m，年平均生长量达0.70 m。从树高的连年生长量（图2）可知，造林后的前10 a，高生长呈现快速增长趋势，而＞10 ～ 15年生时则略有下降，连年生长量由0.76 m下降为0.56 m，＞15 ～ 25年生时则相对稳定，连年生长量保持在0.65 m左右，＞25 ～ 35年生时，生长量又快速增长，连年生长量达最高值1.13 m。从图2还可以看出，北美红杉造林后的前10 a，树高年均生长量呈现增高趋势，由第5年的0.36 m上升为第10年的0.56 m，随着树龄的增长，树高年均生长量保持在0.56 ～ 0.70 m。

2.2 北美红杉胸径生长过程

从图3可以看出，胸径总生长量曲线随林龄增长呈上升趋势，35年生北美红杉胸径总生长量达30.6 cm，年平均生长量为0.93 cm。从图4可以看出，胸径连年生长量曲线与平均生长量曲线一致，造林后的前10 a，连年生长量和平均生长量均为1.4 cm左右。10 ～ 15年生时，连年生长量由1.4 cm下降到0.7 cm，16 ～ 35年生时连年生长量相对稳定，在0.7 cm左右。10 ～ 25年生时，平均生长量缓慢下降，由1.4 cm下降为1.0 cm，而后匀速生长，生长量保持在0.9 ～ 1.0 cm。

2.3 北美红杉材积生长过程

图1 北美红杉树高总生长量Figure 1 Total height growth of 35-year S. sempervirens

图2 北美红杉树高平均和连年生长量Figure 2 Mean and current annual increment of height of 35-year S. sempervirens

图3 北美红杉胸径总生长量Figure 3 Total DBH of 35-year S. sempervirens

图4 北美红杉胸径平均和连年生长量Figure 4 Mean and current nannual increment of DBH of 35-year S. sempervirens

图5 北美红杉材积总生长量Figure 5 Total volume growth of 35-year S. sempervirens

图6 北美红杉材积平均和连年生长量Figure 6 Mean and current annual volume increment of 35-year S. sempervirens

由图5可知，北美红杉材积总生长量随林龄增长呈上升趋势，35年生北美红杉材积总生长量达0.343 0 m3，年平均生长量达0.010 4 m3。从图6可以看出，材积连年生长量呈“S”形曲线，总体表现为“慢-快-慢”，即1 ～ 10年生时，材积连年生长量生长缓慢；＞10 ～ 25年生时，连年生长量快速增长，由0.000 4 m3上升为0.022 1 m3；＞25 ～ 30年生时，连年生长量缓慢增长，至30年生时达最大值（0.023 4 m3）；＞30 ～35年生时，连年生长量略有下降（0.020 0 m3）。材积平均生长量总体呈现上升趋势，1 ～ 10年生时，材积平均生长量保持在0.000 1 ～ 0.000 2 m3；10 ～ 35年生时，材积平均生长量由0.000 2 m3增大到0.010 4 m3。35年生时，材积连年生长量与平均生长量值相差1倍，2条曲线也没有相交，表明生北美红杉人工林的材积成熟期尚未来临。

2.4 北美红杉材积生长率生长过程

材积生长率是反映林木生长过程的重要因子。从图7可以看出，北美红杉材积生长率变化随着林龄的增长呈明显的下降趋势。在栽后的前15 a，材积生长率大于25%；＞15 ～ 30年生时，由23.9%下降到10.4%；＞30 ～ 35年生时，由10.4%下降为6.4%。

2.5 北美红杉与杉木的生长对比

杉木是浙江省最主要的优质速生用材树种，但二代造林会引起地力衰退、林木生长减弱等现象。北美红杉是否可作为杉木采伐迹地的造林树种，为此，将北美红杉与杉木生长情况进行对比（表1）。从表1可知，北美红杉平均胸径和平均树高生长量分别比当地杉木的高30.8%和40.0%，比福建省邵武市同龄杉木高59.9%和14.8%[12]。

图7 北美红杉材积生长率Figure 7 Growth rate of volume of S. sempervirens

表1 北美红杉与杉木生长的差异Table 1 Growth of 35-year S. sempervirens and C. lanceolata

3 讨论与结论

林木生长规律一般表现为“S”形曲线，即前慢期、速生期以及后慢期[13-14]，但有些树种并不符合该生长节律，如江苏云台山地区的楸树胸径生长呈“直线形”，树高生长呈“前期快后期慢”，材积生长呈现倒“J”形[15]。本研究结果表明，随着树龄的增大，北美红杉树高和胸径生长表现为“直线形”，树高生长总体呈上升趋势，胸径生长早期较快，而后保持相对稳定并略有降低；材积生长则表现为“S”型曲线。北美红杉是世界上最高的树种，在美国加利福尼亚的原产地生境中林龄可达1 000 a，树高达110 m，胸径达8 m[16]。而本研究中的北美红杉树龄为35 a，平均胸径30.6 cm，平均树高23.0 m，相较原生境的林木，该林分仍属于幼龄林，林木的生长节律仅是该阶段的反映，今后尚需进一步研究。

当林木树高、胸径连年生长量与平均生长量曲线相交时，表明林木树高和胸径的快速生长期结束，进入缓慢生长期[17-18]。福建省邵武市杉木林胸径、树高连年生长量与平均生长量曲线交点出现在15年生和20年生[12]，华北落叶松则出现在26年生和24年生[14]，而35年生的北美红杉胸径、树高的连年生长量与平均生长量曲线尚未产生交集，说明北美红杉胸径和树高生长还处于速生阶段。当林木材积连年生长量与平均生长量相互交叉，则表明此时林分已进入数量成熟状态，可以进行人工采伐[17-18]。杉木材积连年生长量与平均生长量在30年生出现交叉[12]，华北落叶松则在第43年生[14]，而川西云杉在160年生仍没有相互交叉，未到达数量成熟[18]。本研究中北美红杉35年生的材积连年生长量与平均生长量并没有交叉，表明北美红杉并未达到数量成熟。

本研究比较发现，北美红杉年平均胸径生长量比杉木快30.8% ～ 59.9%，树高年均生长量快14.8% ～ 40.0%，建议北美红杉在相近区域推广造林。

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Growth Regularity of Sequoia sempervirens in Zhejiang

GUAN Wei-yuan1，WU Jun1，ZHONG Zhi-zhen1，DONG Hai-ri1，ZHANG Shao-wei2

（1. Jiande Forestry Extension Center of Zhejiang, Jiande 311600, China; 2. Xin’anjiang Forest Farm of Zhejiang, Jiande 311605, China）

Sample p lots of 20m × 30m were es tablished on April 2016 in 35-year Sequia sempervirens plantation in Xin'anjiang Forest Farm, Zhejiang province. Complete enumeration was carried out in the plots, and 3 sample trees per plot were selected as analytic wood for determination of tree height, DBH and volume. The results showed that the curve of tree height and DBH growth was rectilinear figure, and that of volume increment was "S". The total increment of tree height, DBH and volume of 35-year S. sempervirens was 23.00m, 30.6cm and 0.3430m3. Their average annual growth was 0.70 m, 0.93 cm and 0.010 4 m3. There was no cross between the current annual growth and the mean growth curve, indicating that the trees were still in the fast growing stage. Comparisons of m ean DBH and h eight of the s ame a ge of S. sempervirens was m ade with that o f Cunninghamia lanceolata, it demonstrated that of the former was better than that of the latter.

Sequoia sempervirens; DBH; height; volume; growth

S 791.33

：A

：1001-3776（2017）03-0054-05

10.3969/j.issn.1001-3776.2017.03.010

2017-01-28；

2017-04-16

杭州市农业科研攻关项目“北美红杉扦插繁育关键技术研究与示范”（20150932H39）

关维元，工程师，从事森林经营和林业技术推广工作；E-mail：357165299@qq.com。通信作者：吴军，工程师，从事林业技术推广工作；E-mail：swx305@163.com。