湘西野生巨紫荆树干解析

和红晓，易 烜，仝奇峰，钟少伟，黄瑞春

(1.湘西自治州林业局，湖南 吉首 416000；2.青羊湖国有林场，湖南 宁乡 410600；3.湘西高新区不动产登记中心，湖南 吉首 416000；4.湘西自治州林业科学研究所，湖南 吉首 416000)

巨紫荆Cercisgigantea，为豆科紫荆属落叶大乔木，在我国分布较少，高大乔木及野生群落更是罕见。其树体高大，生长速度快，适应能力强，具有豆科植物所特有的根瘤菌，能提高土壤地力、改善生境条件，有重要的观赏、经济、生态和独特的开发利用研究价值，是当前乡村振兴及生态文明建设不可多得的特色乡土植物资源。

树干解析是指将树木伐倒后，按照中央断面积区分求积方法将树干进行区分，截取每个区分段的中央部位树干横断面的圆盘，测量其各龄阶的直径总生长量，并查数各圆盘的年轮数，由此估测该树木的胸径、树高、材积生长过程[1-5]。树干解析的作用是深入研究不同树种或不同立地条件下同一树种的立木生长特点和规律，为树种的保护、栽培、繁殖等提供依据[6]。目前，我国学者虽然启动了巨紫荆的相关研究工作，但多集中在种子特性、栽培管理、园林绿化用途等方面[7-11]，而关于巨紫荆树种生长规律的研究鲜有报道。本文通过对湘西地区的野生巨紫荆进行树干解析，探明其生长规律，为该树种引种驯化、苗木培育及推广应用等提供科学参考依据。

1 试验地概况

试验地设在湘西州保靖县吕洞山镇排捧村巨紫荆野生群落，地理坐标为109.61°E、28.44°N，属中亚热带季风性湿润气候，海拔1 100 m，无霜期288 d左右，年平均气温为16.1 ℃，年平均降水量在1 320～1 620 mm之间，土壤为红黄壤，岩石多，土层薄。

2 研究方法

2.1 试验对象

在巨紫荆天然群落中选择具有代表性的林分作为试验地，在试验地内设置3块大小为20 m×20 m的样地，在样地内对主要树种进行每木检尺和林分因子调查，按照调查结果选择1株平均木作为巨紫荆解析木。

2.2 试验方法

为了研究野生巨紫荆的生长过程及生长特点，按照树干解析的方法，对树干进行分段、截取圆盘、测量等，从离地面0.1 m处开始截取圆盘，之后2 m一个区分段，在区分段中央处截取圆盘，包括树高1.3 m处圆盘以及梢底圆盘，共截取7个圆盘，每个圆盘厚度保留5～8 cm，在非工作面编号，数出每个圆盘的年轮数，以3 a为一个龄阶，计算该龄阶的直径。

2.3 数据处理与分析

运用Excel 2010软件，按照树干解析的方法进行数据分析，采用中央断面区分求积式计算各个龄阶的材积，按照计算结果绘制出生长曲线图，研究巨紫荆生长规律[12]。

3 结果与分析

3.1 生长规律

3.1.1 树高生长规律 以巨紫荆树高为纵坐标，树龄为横坐标，绘制树高生长曲线，详见图1和图2。由图1可知，巨紫荆树高随年龄几乎呈直线生长，6 a前生长速度较快，6 a后生长速度逐渐降低。由图2可知，树高的连年生长量在前6 a较大，6 a达到最高值1.27 m，6～9 a逐渐下降，9 a后开始快速增加，15 a达到0.77 m后开始迅速下降，20 a时下降为0.15 m。树高平均生长量在6 a达最高值0.98 m，6 a后逐渐下降。数据表明巨紫荆在自然条件下，树龄15 a前树高连年生长量和平均生长量都呈现出上升趋势，15 a后开始下降。

图1 巨紫荆树高总生长量曲线

图2 巨紫荆树高平均生长量和连年生长量曲线

3.1.2 胸径生长规律 对树高1.3 m处截取的巨紫荆圆盘绘制的胸径总生长量曲线、连年生长量和平均生长量曲线见图3、图4。由图3和图4可知，巨紫荆的胸径在20 a 前随着树龄的增加几乎呈直线增加，生长速度非常快；胸径的平均生长量在18 a前增长速度较快，18 a达最高值1.08 cm之后开始缓慢下降；胸径的连年生长量也在18 a增大至最大值1.37 cm之后开始下降；胸径的连年生长量和平均生长量在20 a相交后开始缓慢增长，数据表明巨紫荆胸径在树龄20 a后增长速度开始下降，但20 a时胸径的连年生长量和平均生长量均保持相当高的生长量，说明该株巨紫荆还未达到成熟期，还有一定的生长空间。

图3 巨紫荆胸径总生长量曲线

图4 巨紫荆胸径平均生长量和连年生长量曲线

3.1.3 材积生长规律 由图5可以看出，巨紫荆材积生长量符合一般树木生长的“S”形变化曲线，材积生长量在6 a前比较缓慢，6～9 a逐渐增大，9 a之后开始迅速增长，并没有减缓的趋势。由图6可知，巨紫荆材积的平均生长量和连年生长量均呈上升趋势，平均材积生长量随树龄增加而逐年增长的趋势并未减缓，连年生长量在18 a达最大生长量0.017 m3后开始逐渐下降，连年生长量在18 a时明显高于平均生长量。虽然18 a后有下降趋势，但始终高于平均生长量，说明该株巨紫荆还未达到成熟年龄，还有一定的生长空间。

图5 巨紫荆材积生长量曲线

图6 巨紫荆材积平均生长量和连年生长量曲线

3.1.4 生长率 生长率是反映树木相对生长速度的指标[3，13-14]。由图7可知，巨紫荆树高、胸径和材积的生长率曲线变化趋势基本一致，生长率10 a前下降迅速，10 a后下降趋势渐缓。树高和胸径的生长率曲线变化一致，说明它们的生长速度基本相同。巨紫荆树高和胸径的生长率均在20 a下降到极低的水平，表明其胸径和树高的生长速度开始变得缓慢。材积的生长率比胸径、树高生长率降低速度稍慢，但在20 a也降低到最低点。

图7 巨紫荆生长率曲线

3.1.5 形数 形数是树木干形的重要指标，是树干材积与比较圆柱体体积的比值，当胸高和树高一定时，饱满树干的材积与比较圆柱体的体积相差较小，形数值较大[3]。

巨紫荆各个龄阶的胸高形数变化见图8。由图8可知，巨紫荆胸高形数在3～6 a急剧下降，在6～15 a缓慢下降，在15～20 a基本稳定在0.3～0.4之间，说明巨紫荆15 a后干形基本稳定。

图8 巨紫荆胸高形数生长量曲线

3.2 树干纵剖面

以直径为纵坐标，以树高为横坐标，在各断面高的位置上，按照各龄阶直径大小绘制出树干纵剖面，如图9所示。从图中可直观地看出各个龄阶树干的形状与树高之间的关系，说明该株巨紫荆干型比较规则，树干通直圆满，尖削度较小，随着树高的增加，树皮逐渐变薄。

图9 巨紫荆树干纵剖面

4 结论与讨论

开展巨紫荆树干解析，揭示其生长规律，对推测速生期、轮伐期和主伐年龄、林分管理，营造有利于林分生长发育条件具有重要意义。通过对采伐标准木树干解析，初步得出巨紫荆20 a树木胸径为21.5 cm和材积年平均生长量为11.25 m3·hm-2，高于20 a速生丰产林杉木平均胸径15.3 cm和材积年平均生长量10.65 m3·hm-2[14]。随着树龄的增长，巨紫荆胸径、树高和材积的总生长量都在增加，20 a均未达最大值，还具有一定的生长空间。树龄15 a前，树高连年生长量和平均生长量都呈现出上升趋势，说明巨紫荆在15 a前树高增长迅速，15 a后生长开始减慢。胸径在20 a前随着树龄的增加几乎呈直线增加，生长速度非常快；胸径的平均生长量和连年生长量均在18 a时达最高值，分别为1.08 cm和1.37 cm，之后胸径平均生长量开始缓慢下降，而连年生长量则迅速下降，连年生长量和平均生长量在20 a相交后，生长速度开始减慢。材积的平均生长量和连年生长量随树龄增加均呈上升趋势，连年生长量始终高于平均生长量，并在18 a达到最大值0.017 m3后开始逐渐下降，说明该株巨紫荆材积生长还有一定的空间；同时由于材积平均生长量与连年生长量曲线未相交，表明此时尚未达到数量成熟，不能确定主伐年龄。

通过对生长率进行比较发现，前期巨紫荆胸径增长速度与树高增长速度同步，胸高形数显示巨紫荆前期干形不饱满，后期干形逐渐饱满，最后趋于稳定。该标准木整体生长未出现较大幅度的波动，表明巨紫荆能够迅速适应当地自然条件和立地条件，在较短时间内呈现出良好的生长状态。因此，在巨紫荆前期生长阶段加强林分抚育，满足林分生长所需，以达到巨紫荆栽培效益最大化的目的。该研究结论与周火明等[15]的研究结果具有一定相似性。

本研究旨在分析巨紫荆单株的生长规律，并不能反映巨紫荆整体林分生长规律，具有一定的局限性。因此，要进一步了解巨紫荆林分的生长状况，还需要多样地多目标树进行综合分析，综合评价立地条件、林分类型、时间效应、竞争等因素及相互作用[16]，以促进巨紫荆林分的速生丰产，为巨紫荆天然林保护和人工林培育提供科学依据。