榿木生物量及根系分布規(guī)律

王海風(fēng)， 肖興翠， 龔細(xì)娟， 梁麗容， 康偉靜

(1.泰格林紙集團(tuán)茂源林業(yè)科研中心， 湖南 岳陽 414002； 2.中南林業(yè)科技大學(xué)， 湖南 長沙 410004)

榿木生物量及根系分布規(guī)律

王海風(fēng)1， 肖興翠2*， 龔細(xì)娟1， 梁麗容1， 康偉靜1

(1.泰格林紙集團(tuán)茂源林業(yè)科研中心， 湖南 岳陽 414002； 2.中南林業(yè)科技大學(xué)， 湖南 長沙 410004)

采用全部、分層挖取法，研究洞庭湖區(qū)9年生榿木人工林的生物量及根系分布規(guī)律。結(jié)果表明：榿木單株生物量為44.39kg/株 ，各器官生物量大小排序?yàn)闃涓?樹根>樹枝>樹皮>樹葉；林分總生物量為96.06t/hm2；林分凈生產(chǎn)力為10.67 t/(hm2·年)。榿木根系發(fā)達(dá)，根深60～80cm；根系中以根樁和粗根的生物量所占的比例最大，兩者之和占根系總生物量的84.27%。在垂直分布上，根系主要分布在0～40cm的土層中，其生物量占根系總生物量的84.51%。在水平分布上，根系主要分布在離樹樁0～50cm的范圍內(nèi)，其生物量占根系總生物量的84.49%；特別是粗根，其生物量占根系總生物量的29.47%；菌根的生物量占根系總生物量的0.39%，主要分布在離樹樁50～100cm的范圍內(nèi)，該區(qū)域根系的生物量占菌根總生物量的70.97%。

榿木； 根系； 生物量； 分布； 生產(chǎn)力

植物的生物量是指生態(tài)系統(tǒng)中積累的植物有機(jī)物總量。根系是林木最重要的營養(yǎng)器官，對(duì)林木的地上部分起著固定和機(jī)械支撐作用。根系從土壤中吸收養(yǎng)分和水分，通過呼吸和周轉(zhuǎn)，消耗光合產(chǎn)物并向土壤輸入有機(jī)質(zhì)，對(duì)林木生長起著決定性作用，在發(fā)揮林木功能和森林生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)以及物質(zhì)循環(huán)中扮演重要角色[1]。從20 世紀(jì)中期以來，隨著人類對(duì)生物地球化學(xué)循環(huán)過程的重視，森林根系的研究漸漸受到關(guān)注。它的研究加深了人們對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)功能和效益的了解[2]。榿木是一種良好的造紙用材[3]，在丘陵區(qū)不耐干旱，但耐一定的水濕[4-5 ]。一些學(xué)者已經(jīng)對(duì)3 年生川滇榿木個(gè)體間生物量差異[6]、榿木不同年齡階段的生物量[7-8]、湘北低丘及花垣不同立地條件的生物量及生產(chǎn)力[9]以及湘北低丘四川榿木人工林根系空間分布特征[10]、不同齡林榿木根系生物量及根系中的大量及微量元素進(jìn)行了研究[11]，但對(duì)榿木在平原區(qū)的生物量及根系分布規(guī)律研究未見報(bào)道。為了豐富洞庭湖區(qū)造林樹種，解決楊樹單一樹種造林帶來的病蟲害嚴(yán)重的問題，我們?cè)诙赐ズ^(qū)開展了榿木造林試驗(yàn)，并對(duì)9年生榿木生物量及根系分布規(guī)律進(jìn)行了研究，以為榿木人工林的經(jīng)營管理提供參考。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于岳陽市君山區(qū)柳林洲鎮(zhèn)垸內(nèi)。該地區(qū)年平均氣溫16.8℃，全年無霜期281d，年降水量1237.9mm，年相對(duì)濕度80%；屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，春季多雨，秋季多旱，夏季酷熱，冬無嚴(yán)寒。試驗(yàn)地地面高程約為29.0m，土壤為河湖沖擊物發(fā)育而成的潮土； pH值8.2，土層較深厚，肥力中等，質(zhì)地較粘重，易板結(jié)。根據(jù)君山區(qū)地下水位觀測站2009—2012年觀測的地下水位數(shù)據(jù)，試驗(yàn)地的地下水位11月至翌年3月基本為80～100cm，4—10月為50～80cm。造林時(shí)間為2003年3月，初植密度為2m×2m，2490株/hm2；調(diào)查時(shí)間是2012年5月，樹齡9年，保存率為86.91%，平均胸徑11.85cm，平均樹高13m，平均冠幅1.8m。

2 研究方法

2.1地上部分生物量調(diào)查

根據(jù)每木調(diào)查結(jié)果，選取3株標(biāo)準(zhǔn)木，實(shí)測胸徑及樹高后伐倒，以2m為區(qū)分段進(jìn)行分層切割，測定樣木地上部分各器官(干、皮、枝、葉)的鮮重，并分別抽取不同器官的樣品各200g，其中樹干、樹皮的抽樣方法是在每一區(qū)分段取200g，再均勻混合，再按四分法取樣；樹枝的抽樣方法是在4個(gè)方向分別取粗、細(xì)枝各200g，混合均勻后隨機(jī)取樣；樹葉的抽樣方法是在混合均勻的樹葉堆里面取樣800g，再按四分法取樣。然后將各樣品置于105℃恒溫箱內(nèi)烘干至恒重，計(jì)算含水率及各器官的干重生物量。

2.2根系調(diào)查

在參考王成等[13]分類辦法的基礎(chǔ)上，對(duì)選取的3株標(biāo)準(zhǔn)木結(jié)合根系挖掘和調(diào)查中的實(shí)際情況，將不同大小的根系分為細(xì)根(根徑 <0.2cm)、小根(根徑0.2～0.5cm)、中根 (根徑0.6～1.0cm) 、粗根(根徑大于1.0cm) 和根樁5類。采用全根挖掘法，以樹樁為中心，向外1 m寬挖1個(gè)圓形剖面，然后分0～20cm、21～40cm、 41～60cm、>61cm的層次分別用鋤頭盡可能挖掘出全部根系，仔細(xì)清理干凈后再將根系按直徑大小分級(jí)，然后稱其鮮重。每1株取樣200g，重復(fù)3次。將樣品置于105℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，計(jì)算含水率及根系的干重生物量。

2.3數(shù)據(jù)處理

采用 EXCEL軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[12]。

3 結(jié)果分析

3.1榿木生物量構(gòu)成

榿木單株生物量和林分生物量、生產(chǎn)力見表1。

表1 9年生榿木人工林生物量、生產(chǎn)力及各器官所占比例Tab.1 Thedistributionofthebiomassandproductivityof9-year-oldAlnuscremastogyneplantation器官單株林分林分生物量(kg)所占比例(%)生物量(t/hm2)所占比例(%)生產(chǎn)力(t/(hm2·年))所占比例(%)樹干25.4557.3355.0857.336.1257.33樹枝5.6312.6812.1812.681.3512.68樹皮4.5810.329.9110.321.1010.32樹葉0.861.941.861.940.211.94樹根7.8717.7317.0317.731.8917.73合計(jì)44.3910096.0610010.67100

由表1可知： 9年生榿木單株生物量為44.39kg/株，由樹干、樹皮、樹枝、樹葉、樹根的生物量構(gòu)成，分別為25.45、4.58、5.63、0.86和7.87kg/株，其中樹干生物量所占的比例最大，占總生物量的57.33%；其次是樹根，占總生物量的17.73%；樹葉所占比例最小，僅占總生物量的1.94%；各器官生物量大小排序是樹干>樹根>樹枝>樹皮>樹葉。榿木林分總生物量為96.06t/hm2，其中樹干生物量最大，為55.08t/hm2；其次是樹根的生物量，為17.03t/hm2；最小的是樹葉的生物量，為1.86t/hm2。榿木林分凈生產(chǎn)力為10.67t/(hm2·年)，其中樹干生產(chǎn)力最大，為6.12t/(hm2·年)，占林分總生產(chǎn)力的57.33%。

3.2榿木根系生物量分布規(guī)律

3.2.1 根系生物量的垂直分布規(guī)律 榿木根系生物量垂直分布規(guī)律見表2。

表2 9年生榿木不同徑級(jí)根系生物量垂直分布Tab.2 Theverticaldistributionofthedifferentdiameterrootsbiomassof9-year-oldAlnuscremastogyne根系根系深度(cm)小計(jì)0～2021～4041～60>61生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)根樁2.09926.671.32216.800.2983.780.0730.93.79248.17粗根0.80810.271.61420.510.4195.32002.84136.10中根0.0560.710.1972.500.1191.52000.3724.73小根0.0730.930.1191.510.1101.39000.3023.83細(xì)根0.1762.240.1592.020.1982.52000.5336.78菌根0.0190.240.0090.110.0030.04000.0310.39總根量3.23141.063.42043.451.14614.570.0730.927.870100

由表2可知： 榿木根系發(fā)達(dá)，具有根瘤或菌根，主根深60～80cm，側(cè)根極其發(fā)達(dá)。根系中根樁的生物量和所占比例最大，其生物量為3.792kg，占根系總生物量的48.17%；其次是粗根，其生物量為2.841，占根系總生物量的36.10%。各徑級(jí)根系生物量所占比例大小排序是根樁(48.17%)>粗根(36.10%)>細(xì)根(6.78%)>中根(4.73%)>小根(3.83%)>菌根(0.39%)。在垂直分布上，9年生的榿木根系主要集中在0～40cm的土層中，其生物量占根系總生物量的84.51%；其中21～40cm土層中根系最多，其生物量占根系總生物量的43.45%，這層根系中又以粗根最多，其生物量占粗根總生物量的56.81%。隨著土層深度的變化，榿木根系的總生物量表現(xiàn)出由上而下(除0～20cm外)明顯遞減的現(xiàn)象，但不同徑級(jí)的根系，其變化幅度有所不同，其中細(xì)根的生物量反而有所增加，這是因?yàn)楸硗翆又杏胸S富的有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，根系出現(xiàn)了趨肥性的緣故；60cm以下根系分布很少，主根深度僅為60～80cm左右，根系分布較淺，這可能是與4—10月榿木根系處于生長期，而此期間林地的地下水位較高(50～80cm)有一定的關(guān)系。

3.2.2 根系生物量的水平分布規(guī)律 榿木根系生物量水平分布規(guī)律見表3。

表3 9年生榿木不同徑級(jí)根系生物量水平分布Tab.3 Thehorizontaldistributionofthedifferentdiameterrootsbiomassof9-year-oldAlnuscremastogyne根系水平分布(cm)小計(jì)0～5050～10生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)根樁3.79148.17003.79148.17粗根2.31929.470.5226.632.84136.10中根0.1722.190.2002.540.3724.73小根0.1201.520.1822.310.3023.83細(xì)根0.2383.030.2953.750.5336.78菌根0.0090.110.0220.280.0310.39總根量6.64984.491.22115.517.870100

由表3可見，在水平分布上，9年生的榿木根系主要分布在0～50cm的范圍內(nèi)，占根系總生物量的84.49%，其中粗根占29.47%；菌根主要分布在離樹樁0～100cm范圍內(nèi)，其中50～100cm范圍內(nèi)最多，占菌根總生物量的70.97%。

4 結(jié)論與討論

(1) 9年生榿木人工林單株生物量為44.39kg/株，其中樹干的生物量最大，為25.45kg/株，占單株總生物量的57.33%；其次是樹根的生物量，為7.87kg/株，占單株總生物量的17.73%；各器官生物量大小排序是樹干>樹根>樹枝>樹皮>樹葉；林分總生物量為96.06t/hm2，林分凈生產(chǎn)力為10.67t/(hm2·年)，其中樹干林分生產(chǎn)力最大為6.12t/(hm2·年)，占林分生產(chǎn)力的57.33%。

(2) 榿木根系發(fā)達(dá)，具有根瘤或菌根，主根深60～80cm，這可能與林地的地下水位較高有一定的關(guān)系。9年生榿木根系中以根樁和粗跟的生物量所占比例最大，兩者之和占根系總生物量的84.27%；各徑級(jí)根系生物量所占比例大小排序是根樁>粗根>細(xì)根>中根>小根>菌根；在垂直分布上，根系主要分布在0～40cm的土層中，該土層中根系的生物量占根系總生物量的84.51%，其中以21～40cm土層中的根系生物量最大，占根系總生物量的43.45%；在水平分布上，根系主要分布在距樹干0～50cm的范圍內(nèi)，其生物量占根系總生物量的84.49%，菌根主要分布在離樹樁50～100cm范圍內(nèi)，其生物量占菌根總生物量的70.97%。一般樹木的根系呈倒金字塔分布，由上到下逐漸遞減，但榿木的根系在0～20cm表土層中根系的生物量所占比例(41.06%)較21～40cm土層中根系的生物量所占比例(43.45%)少，這可能是因?yàn)樵跇伳旧L過程中，魚塘的淤泥抽放到林地表面使其表土多了一層沉積物的緣故。

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(文字編校： 唐效蓉)

BiomassandrootdistributionofAlnuscremastogyneplantation

WANG Haifeng1, XIAO Xingcui2*, GONG Xijuan1, LIANG Lirong1, KANG Weijing1

(1.Tiger Forest & Paper Group Co., LTD., Yueyang 414002, China; 2.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

The biomass and root distribution of 9-year-oldAlnuscremastogyneplantation were studied in Dongting Lake area using hierarchical digging method.The results showed that,the biomass was 44.39kg per plant with the organs biomass order for stem> roots>branch>bark>leaf.The forest biomass was 96.06t/hm2, and the annual net productivity was 10.67t/(hm2·a).The root system ofAlnuscremastogynedeveloped with depth 60～ 80cm.The proportion of pile and coarse root were the most in the total roots biomass, which reached 84.27%.In vertical distribution, root mainly distributed in 0～40cm soil layer,its biomass was 84.51% of the total root biomass.In horizontal distribution,root mainly distributed in vitro stump within the range of 0～50cm,accounting for 84.49% of the total root biomass, especially coarse roots, accounted for 29.47% of the total root biomass.The biomass of the total amount of root rhizobia accounted for 0.39% of the total root biomass, mainly distributed in the 50～100cm range from stump level, in which the biomass of root accounted for 70.97% of the biomass of the total amount of root rhizobia.

Alnuscremastogyne; root; biomass; distribution； productivity

2012-03-14

2013-05-10

湖南省科技廳重點(diǎn)項(xiàng)目“優(yōu)質(zhì)紙漿材新品種選育”(05 NK 2003)。

王海風(fēng)(1980-)，男，河南省范縣人，助理工程師，本科，主要從事森林培育及森林保護(hù)方面的研究。

* 為通訊作者

S792.14

A

1003-5710(2013)03-0039-04

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2013. 03. 010