帶狀混交的水曲柳與日本落葉松生物量分析

劉長(zhǎng)霞

(清原滿族自治縣國(guó)營(yíng)楊樹崴子林場(chǎng)，遼寧 撫順 113308)

林木生物量是研究許多林業(yè)和生態(tài)問題的基礎(chǔ)，是以樹木為主體的生態(tài)系統(tǒng)最顯著的數(shù)量特征之一。不僅反映森林與環(huán)境物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)上的復(fù)雜作用關(guān)系，又是一個(gè)可考量的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，代表著森林經(jīng)營(yíng)水平和保護(hù)利用價(jià)值的高低。生物量即一定面積上活生物體干物質(zhì)現(xiàn)存的質(zhì)量。[1,4]為了研究天然次生混交林水曲柳(Fraxinusmandshurica)生物量，采用標(biāo)準(zhǔn)木分解法，把活立木伐倒，按照不同組織器官進(jìn)行分解，經(jīng)烘干后稱取干物質(zhì)質(zhì)量。

1 研究材料與方法

1.1 標(biāo)準(zhǔn)木的觀測(cè)

2016年在遼寧新賓滿族自治縣陡嶺林場(chǎng)28 a水曲柳和日本落葉松(Larixkaempferi)帶狀混交林內(nèi)設(shè)固定標(biāo)準(zhǔn)地，分別在不同混交帶設(shè)樣方，面積為400 m2(20 m×20 m)，把樣方內(nèi)的所有標(biāo)準(zhǔn)木進(jìn)行樹高和胸徑精測(cè)。

1.2生物量測(cè)定

1.2.1 樹干生物量和生長(zhǎng)量測(cè)定 選擇平均標(biāo)準(zhǔn)木被伐倒后，按2 m區(qū)分段截取5 cm厚度的圓盤(0、1.3、3.6、5.6、7.6、9.6、11.6、13.6、15.6)，圓盤在現(xiàn)場(chǎng)稱取鮮質(zhì)量，并鉆取鮮質(zhì)量1 kg左右的樣品精測(cè)鮮質(zhì)量，帶回室內(nèi)進(jìn)行含水率測(cè)定，并通過樣本換算成樹干干質(zhì)量生物量，對(duì)圓盤進(jìn)行樹干解析。

1.2.2 側(cè)枝生物量分級(jí) 水曲柳和落葉松用卡尺測(cè)量側(cè)枝基徑，可把標(biāo)準(zhǔn)木側(cè)枝分成3個(gè)級(jí)，1級(jí)基徑>3.5 cm，2級(jí)基徑>2.5 cm，3級(jí)基徑>1.5 cm，4級(jí)基徑≤1.5 cm ,分別記載各級(jí)側(cè)枝數(shù)，每一級(jí)側(cè)枝抽取數(shù)量不等的側(cè)枝。

1.2.3 枝葉根生物量測(cè)定 枝、葉、根經(jīng)截取、摘葉、挖掘后現(xiàn)地稱取鮮質(zhì)量，取部分鮮樣精確(精確到0.01 g)稱質(zhì)量后帶回室內(nèi)烘至恒質(zhì)量，計(jì)算干質(zhì)量，通過計(jì)算成枝、葉和根生物質(zhì)量。

1.3 生物量算法

依據(jù)實(shí)測(cè)得到了標(biāo)準(zhǔn)木胸徑、樹高(D2H)為自變量，室內(nèi)烘干得到的樹木各種器官生物量(W)為因變量，利用直線回歸、對(duì)數(shù)回歸、冪回歸、指數(shù)回歸進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。

數(shù)據(jù)經(jīng)DPS和Excel數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件完成計(jì)算，應(yīng)用回歸分析，建立樹木不同器官生物量模型。

2 結(jié)果與分析

許多研究結(jié)果顯示，林木的胸徑和樹高是較為穩(wěn)定而且與樹木不同器官組織有較好的相關(guān)性，是重要的數(shù)量化因子。根據(jù)不同的回歸數(shù)學(xué)模型計(jì)算出的回歸系數(shù)(r)值的大小，選擇回歸系數(shù)最大、回歸數(shù)學(xué)模型擬合效果最好，建立回歸數(shù)學(xué)模型。通過計(jì)算以冪回歸模型回歸系數(shù)最大，表達(dá)胸徑樹高與生物量精確度最高。冪回歸模型取對(duì)數(shù)后可表達(dá)為：

lnW=a+blnD

(1)

lnW=a+bln(D2H)

(2)

表1 日本落葉松生物量回歸方程

由表1回歸方程(2)看出，由冪回歸擬合出的日本落葉松生物量回歸系數(shù)在0.991～0.999區(qū)間，經(jīng)顯著性檢驗(yàn)在P0.05水平達(dá)到顯著，說明(2)擬合出的回歸方程符合精度要求。從表1回歸方程(2)r系數(shù)的大小還可以看出，樹干和全株回歸系數(shù)最高，說明生物量較為穩(wěn)定，計(jì)算結(jié)果精度較高。樹枝、樹葉和樹根回歸系數(shù)最小，說明生物量變化的隨機(jī)性較大，穩(wěn)定性相對(duì)較弱。

表2 28年生日本落葉松不同器官生物量及分配關(guān)系

從表2的28齡日本落葉松不同器官生物量及分配關(guān)系看出，生物量的大小排序概括為：全株>地上>樹干>樹根>樹枝>樹葉。

從表3回歸方程(2)看出，水曲柳冪回歸計(jì)算出的系數(shù)和回歸系數(shù)，回歸系數(shù)大小區(qū)間為0.992～0.999，經(jīng)顯著性P0.05水平檢驗(yàn)達(dá)到顯著水平，說明用冪回歸擬合效果較好。從中看出全株和樹干生物量的回歸系數(shù)最大，說明擬合的回歸方程誤差較小?？傮w看出水曲柳的生物量回歸系數(shù)均較高，可以用于樣本區(qū)域的生物量的計(jì)算。

表3 水曲柳生物量回歸方程

表4 28年生水曲柳不同器官生物量及分配關(guān)系

由表4可看出水曲柳不同器官生物量及分配關(guān)系，就地上生物量而言，樹干為89.01%，樹枝為6.59%，樹葉為4.4%。不同器官?gòu)恼暾急汝P(guān)系可看出，樹干為64.58%，樹枝為4.78%，樹葉為3.19%，地上為72.55%，樹根為27.45%。

從落葉松和水曲柳整株生物量來看局部生物量，有這樣一個(gè)規(guī)律。樹干生物量最大，其次樹根，在依次是樹枝和樹葉。

3 結(jié)論與討論

3.1 水曲柳與日本落葉松帶狀混交林是針闊混交林的一種配置方式。通常，針闊混交林在生態(tài)功能上較純林穩(wěn)定，生物多樣性也較單一純林樹種豐富，因此營(yíng)造針闊混交林是生態(tài)林業(yè)值得提倡的一種營(yíng)造技術(shù)。

3.2 從水曲柳和日本落葉松帶狀混交林的生物量數(shù)據(jù)上看，日本落葉松的生物量明顯要大于水曲柳生物量，即針葉樹的干物質(zhì)積累水平要高于闊葉樹。

3.3 帶狀針闊混交林與行混針闊混交林兩種不同混交方式，均有利于提高林分的整體質(zhì)量，但從生物量上考慮，有待進(jìn)一步比較研究。

3.4 從立地條件上考慮，不同的立地條件，對(duì)混交林的生物量有較大的影響。因?yàn)樗鴺浞N較適宜土層較厚溝旁和山下腹潮濕水分充足的立地條件，而日本落葉松在水分相對(duì)較少的山上腹和中腹均能滿足生長(zhǎng)的要求，但有一個(gè)共同特點(diǎn)是土層較厚有利于生物量的積累，因此土層厚度是兩個(gè)樹種選擇立地條件的共性問題，而從水分條件考慮要在造林時(shí)應(yīng)兼顧土層厚度和坡位2個(gè)重要因素，地點(diǎn)應(yīng)選擇山地的中下腹的潮濕土壤。

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[1] 董利虎,李鳳日,宋玉文.東北林區(qū)4個(gè)天然針葉樹種單木生物量模型誤差結(jié)構(gòu)及可加性模型[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2015,26(3):704-714

[2] 李國(guó)升.不同林分密度對(duì)日本落葉松生物量的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45(15):162-163,170

[3] 胡屾,郭海灃.不同林分條件下落葉松人工林生物量研究[J].林業(yè)科技情報(bào)，2017,49(1)：24-27

[4] 申桂艷.遼東山區(qū)不同林齡落葉松林分 林木各器官生物量分配特征[J].防護(hù)林科技，2017(2):14-16