大花序桉人工林生长规律研究

洪小龙

(福建省东山赤山国有防护林场，福建 东山 363400)

大花序桉(EucalyptuscloezianaF.Muell.)也称昆士兰桉，为桉属昆士兰桉亚属高大落叶乔木，自然分布于澳大利亚，树高可达35～45 m，分支点较高，顶端优势明显，干形好，9年生开始开花结果[1]，木材呈黄色，材质重硬，纹理通直，具黑金条纹，是一种材用价值较高的树种，广泛用于家具与建筑领域[2]。我国于1972年始引种，目前已广泛栽培于广西、广东、福建、海南等雨热条件较好的亚热带地区。

森林生态系统结构和功能的最基本特征之一就是森林生物量和生产力[3]。森林生物量和生产力关系着生态系统中最重要的2部分：能量和营养循环，同时这2部分也是研究生态系统的基础，因此森林生物量和生产力已成为当下学者研究的热点。当前，桉树人工林生物量和生产力的研究主要集中在林分密度、立地条件、混交模式、物种多样性、连栽代数、施肥措施等对桉树人工林生物量和生产力的影响。本文以福建省漳州龙海九龙岭国有林场12年生的大花序桉为研究对象，采用标准样地法和标准木树干解析的方法，探究大花序桉林分的生物量、生产力，揭示其生长规律和生物生产力特征，以期为大花序桉人工林栽培、可持续经营及木材的合理利用提供参考。

1 试验地概况

选取样地位于福建省漳州龙海九龙岭国有林场，东经117°37′、北纬24°20′，为典型的南亚热带海洋性季风气候，年均温度21.4 ℃，年均降水量1450 mm，最高气温38 ℃，最低气温0 ℃，霜期短。沿海低山丘陵地带，地势较平坦，海拔一般在150～350 m，坡度20°～30°，样地内大花序桉为2002年营造的人工造林，造林密度为601 株·hm-2。

2 研究方法

2.1 样地设置和生长规律测定

2014年对福建省漳州九龙岭国有林场的12年生大花序桉人工林进行调查，根据调查情况和坡位分布情况，在13-060小班(坡度20°～30°，海拔150～350 m)中选取上、中、下坡设置3个面积为400 m2的标准地，对各标准样地内所有林木的胸径、树高、冠幅等生长因子进行调查、测定并记录，同时记录样地内环境要素，如坡向、林下植被、海拔、地位等信息。

2.2 土壤养分分级标准

土壤养分分级参照第二次全国土壤普查养分含量分级标准[4](表1)，将速效钾、有效磷、有机质以及全氮含量分为6级，分别代表丰富、较丰富、中等、较缺乏、缺乏、极度缺乏。

表1 土壤养分分级标准

2.3 林分生物量测定

在每木检尺的基础上，充分考虑不同径阶，每个样地选取3株标准木作为样本，测定其基径、树高、胸径、冠幅；并按照1 m分段称量，树干每隔1 m取5 cm厚圆盘，在圆盘非工作面上标明南北方向，以分数形式记录平均木号、断面高度、圆盘号，用保鲜膜包好。采用树干解析的方法分析大花序桉的生长规律和生长量。采用收获法分别测定各平均木的树干、树皮、树枝、树叶的鲜质量，并带回实验室，105 ℃杀青1 h后80 ℃恒温下烘干至恒重，由样品干物质量换算出不同部位的生物量，进而估算出乔木层生物量和净生产力。

2.4 数据统计分析

所有数据均采用Excel 2007、SPSS 19.0软件对数据进行统计、处理和分析。

3 结果与分析

3.1 土壤养分情况

大花序桉林分土壤为砖红壤性红壤，土层厚度40～100 cm，土壤基本化学性质见表2。将样地土壤养分与土壤养分分级标准(表1)对比，结果表明：全氮含量多处于1.0～1.5 g·kg-1，属于四级(较缺乏)；有机质含量均小于15 g·kg-1，属于五级(缺乏)；速效钾含量均处于50～100 mg·kg-1之间，属于四级(较缺乏)；有效磷含量处于5～10 mg·kg-1之间，属于四级(较缺乏)。样地内土壤肥力处于中下水平，为促进大花序桉的生长可适当施加氮磷钾肥。

表2 土壤基本化学性质

3.2 大花序桉生长过程分析

3.2.1 胸径生长过程分析 大花序桉各年龄段胸径(去皮)总生长量、平均生长量和连年生长量见图1。由图1可知，大花序桉胸径总生长量随着林龄增加不断增长，年增长率呈逐渐降低趋势。胸径平均生长量呈先增加后减小的趋势，在1～3 a，大花序桉胸径平均生长量的生长速率不断增加，4 a后随着林龄增长平均生长量呈逐年降低的趋势。连年生长量随年龄增加不断变化，波动范围较大，总体上呈现先增加后下降的趋势。12 a大花序桉胸径总生长量为24.60 cm，连年生长量为1.40 cm·a-1，平均生长量为2.05 cm·a-1。

图1 大花序桉胸径生长过程曲线

3.2.2 树高生长过程分析 大花序桉树高生长量分析结果见图2。从图2可以看出，大花序桉树高总生长量随着林龄增加逐年递增，且增长速率较快。大花序桉树高连年生长量随林龄的增加波动幅度较大，其中以第4年时的连年生长量达最高值4.13 m·a-1，此时树高连年生长量大于平均生长量，第5年时连年生长量开始降低且逐渐低于年平均生长量，最低值为0.66 m·a-1。大花序桉树高平均生长量在1～4 a增加迅速，而5～12 a大花序桉平均生长量随着林龄的增加呈逐年降低的趋势，12 a时平均生长量为2.54 m·a-1，说明大花序桉在12 a时依旧未达成熟，有较大的发展潜力。

图2 大花序桉树高生长过程曲线

3.2.3 单株材积生长过程分析 大花序桉单株材积生长量见图3。1～12 a大花序桉单株材积总生长量随林龄的增加呈显著增加趋势，在12 a达最大值，为0.60 m3。单株材积平均生长量在幼林期较小，但增长速率极快，随着林龄的增加呈现出快速增长趋势，12 a时平均生长量达0.05 m3·a-1。1～9 a单株材积连年生长量迅速增长，10～12 a呈现一定波动，保持相对稳定，但均大于材积平均生长量。因此，从材积生长来看，0～4 a时为大花序桉的幼龄阶段，生长缓慢；5～9 a时进入速生阶段，连年生长量和平均生长量仍保持增长趋势，生长速度最快，第7年时连年生长量为平均生长量的2倍以上；10～12 a时进入稳定生长阶段，材积连年生长量总体上略有下降，变动相对平缓稳定，并保持在一个较高的水平。

图3 大花序桉单株材积生长过程曲线

3.3 生物量及其分配

由表3可知，大花序桉树干生物量占地上部分总生物量的87.97%，说明大花序桉可作为一种较为优质的速生且丰产树种进行培育，以收获优质干材。而树叶生物量却最少，一方面是由于大花序桉有相当强的顶端优势，叶片少，树干通直；另一方面是因为林分空间较小，植株间竞争激烈，导致树叶的生物量最少。

采用树干解析法绘制大花序桉单株生物量垂直分布图(图4)。从图4可看出，大花序桉枝条和叶片生物量较少，主要集中在树干的中上部尤其是在18～26 m之间，随着树木高度的增加生物量积累增多；树皮生物量主要集中在树干的中下部，树干生物量主要集中在0～22 m。

3.4 生产力估算

本文采用乔木层年平均净生产力作为大花序桉人工林生产力的指标，树叶以2年生为计，其它组分均以12年生为计。由于未将林下地被生物量、根系生物量以及根系枯损量和凋落物生物量计算在内，所以本研究所得出的生产力比实际低。由表4可知，大花序桉总生产力为24.11 t·hm-2·a-1，其中树干净生产力占比最大，为87.97%；树皮、树枝、树叶净生产力分别为1.32、1.17、0.41 t·hm-2·a-1。

表4 大花序桉人工林乔木层净生产力及其分配

4 结论与讨论

本研究表明，在福建省漳州地区大花序桉平均胸径、平均树高、单株材积连年生长量均随林龄的增长而明显增加，从第4年开始进入速生阶段，且在12 a时材积连年生长量仍显著高于年平均生长量，依旧表现出较强的生长潜力，说明12 a大花序桉人工林尚处于速生阶段，仍保持较高生长速度。大花序桉在桂中南地区生长良好，年均生长高度可达3 m左右，7 a大花序桉树高可达22.4 m[5]，远高于桂中北部地区[6]。大花序桉在不同地域栽培引种表现不一，这种差异可能是由于气候因子对其生长影响较大，桂北地区气温较低，大花序桉长势较差甚至出现死亡现象[7]，适当的高温和湿润气候对大花序桉的生长起显著的促进作用[8-9]。

12 a的大花序桉单株材积为0.6589 m3·株-1，大花序桉人工林单位面积蓄积量为396.00 m3·hm-2，样地周边23 a火力楠(Micheliamacclurei)人工林单位面积蓄积量为393.97 m3·hm-2。从蓄积量来看，12 a大花序桉人工林大于23 a火力楠。从蓄积年均生长量来看，12 a大花序桉人工林年均蓄积生长量约是23 a火力楠的2倍。生长环境几近相同的条件下，12 a大花序桉木材蓄积量与年均生长量均高于23 a火力楠，表明大花序桉在该引种区域具有较强的生长适应性以及较高的生长力。现有报道显示，广西11 a西南桦(Betulaalnoides)单株材积为0.1736 m3[10]，广东30 a樟树(Cinnamomumcamphora)单株材积不到0.2 m3[11]，广西30 a铁油尖杉单株材积为0.48 m3[12]，46 a降香黄檀(Dalbergiaodorifera)单株材积0.40 m3[13]，46 a灰木莲(Manglietiaconifera)单株材积为0.47 m3[14]。对比可知，相对于传统的长周期、大中径材树种，大花序桉具有明显的生长优势，有很强的生长潜力，可作为一种中大径材树种培育。有学者对桉树大中径材生长潜力进行评价，发现按胸径指标排序：尾叶桉(Eucalyptusurophylla)>尾巨桉>大花序桉；按材积指标排序：尾叶桉>大花序桉[15]。但与尾叶桉和尾巨桉相比，大花序桉木材密度大、应力变化小，材性可育潜力巨大[16-17]。

12年生大花序桉净生产力为24.11 t·hm-2·a-1，18年樟树人工林平均净生产力为12.1 t·hm-2·a-1[18]，35 a福建楠木人工林平均净生产力为5.23 t·hm-2·a-1[19]。由此可见，大花序桉在漳州引种地区环境下有较高的生物量与生产力水平，大花序桉人工林固碳能力较高，是一种光合作用能力强、碳素固定率高的速生丰产优良树种[20]。大花序桉作为一种优质的速生用材树种，具有很好的发展前景，其人工林生长规律还有待进一步研究。