林明春

福建牛姆林自然保護區(qū)管理處，福建永春362600

拉氏栲人工林生長量·生物量及生產(chǎn)力研究

林明春

利用樹干解析計算分析福建省牛姆林自然保護區(qū)18 a生拉氏栲（Castanopsis lamonteii）人工林的生長量、生物量及生產(chǎn)力特征.結(jié)果表明：拉氏栲樹高、胸徑和材積總生長量分別達到16.4 m，15.85 cm和0.17 m3，期間分別出現(xiàn)5次、3次和1次生長高峰，按生長高峰出現(xiàn)年份先后順序依次為胸徑、樹高和材積；樹高、胸徑連年生長量曲線起伏波動較大，且與平均生長量曲線出現(xiàn)多次相交，材積各生長量曲線變化幅度相對較?。粚⒗翔鄻涓?、胸徑和材積總生長量與林齡進行回歸方程擬合，擬合效果理想；拉氏栲各器官生物量表現(xiàn)為干>枝>根>葉，各器官含水率表現(xiàn)為葉>根>枝>干，單株平均含水率為41.9%；拉氏栲種群生物量為189 133 kg·hm-2，種群凈生產(chǎn)力為10507.39 kg· hm-2·a-1.

拉氏栲；生長量；生物量；生產(chǎn)力；牛姆林自然保護區(qū)

拉氏栲（Castanopsis lamonteii Hance）屬殼斗科（Fagaceae）錐屬（栲屬）常綠闊葉喬木樹種.由于天然林的亂砍濫伐，自然狀態(tài)下，目前僅零星分布于江西、福建、廣東和廣西南部海拔200~1000 m以下丘陵地的常綠闊葉林中.拉氏栲具速生特性，干形通直，木材紋理美觀且耐濕耐磨，可制作高檔家具，又可用作鄉(xiāng)土綠化樹種和食用菌原料，還可提取栲膠.現(xiàn)如今，拉氏栲天然林資源由于不合理利用已日趨減少，因此，對其展開保護和引種栽培已迫在眉睫.近年來，許多研究者已針對拉氏栲展開較多研究，主要包括生物學特性[1]、分子遺傳特征[2]及木材纖維形態(tài)和化學成分[3]等方面，但有關(guān)拉氏栲人工林的生長量、生物量及生產(chǎn)力方面的研究尚少見報道.拉氏栲萌芽力強，較耐貧瘠，在其他人工純林下套種拉氏栲，能夠有效改善其林分生產(chǎn)力低下、生態(tài)系統(tǒng)脆弱的問題[4-6]；樹種的速生特性，對南方林區(qū)受損景觀的修復具有重要意義[1].鑒于此，本文以閩中地區(qū)牛姆林自然保護區(qū)實驗區(qū)18 a生拉氏栲人工林為研究對象，以群落調(diào)查和樹干解析為手段，分析拉氏栲人工林生長量、生物量及生產(chǎn)力特征，以期為拉氏栲人工林的栽培管理提供理論參考.

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

福建永春牛姆林自然保護區(qū)（25°24′40″~25° 25′15″N，117°55′11″~117°54′29″E）位于南亞熱帶北緣，屬亞熱帶季風山地氣候，年平均氣溫17~ 18℃，極端最低和最高氣溫分別為-4℃和28℃，年均有效積溫為5700℃以上，年均降雨量約為2200 mm.調(diào)查地平均海拔575 m，平均坡度約25°，坡向西北.林地等級為Ⅱ級，林地土壤為山地紅壤，土壤母質(zhì)為沙頁巖，土層厚度100~120 cm，腐殖質(zhì)層厚度約10 cm，土壤水肥較充足.

1992 年春，牛姆林經(jīng)營所采用福建閩西北地區(qū)良種拉氏栲（Castanopsis lamonteii）實生苗，在保護區(qū)實驗區(qū)的杉木林采伐跡地上進行造林試驗，造林面積約1.34 hm2，株行距為2m×2m，施基肥過磷酸鈣255 kg/hm2，造林后頭3 a全面除草撫育各一次，期間未進行間伐.林下植被較少，灌木層以細枝柃（Eurya loquaiana）、黑殼楠（Lindera megaphylla）、粗葉榕（Fi?cus hirta）、大果紅山茶（Camellia magnocarpa）為優(yōu)勢，草本層以芒萁骨（Dicranopteris dichotoma）、金毛狗脊（Cibotium barometz）、中華里白（Diplopterygium chinense）、深綠卷柏（Selaginella doederleinii）為優(yōu)勢，此外還有零星分布南五味子（Kadsura longipeduncu?lata）、南蛇藤（Celastrus orbiculatus）等層外植物.

1.2 研究方法

對造林地中的林木進行每木檢尺，測定所有林木個體的樹高和胸徑，選取生長正常且能代表林分平均水平的標準木3株進行樹干解析.解析木截伐前，利用手持羅盤儀確定南北方向后用粉筆標記，同時標記出0 m、0.3 m和1.3 m處的位置，標記完畢后，將解析木在根莖處截斷（除去枝椏，保留主干），然后按2 m為一個區(qū)分段鋸取厚度約5 cm的圓盤并依次做好標記帶回實驗室.解析木年輪和直徑的測判由日本東洋理光器株式會社生產(chǎn)的A-Ⅲ型年輪測定儀完成.樣木基本情況見表1.

表1 樣木基本情況Tab.1The basic situation of sample trees

對已伐倒標準木地上部分分干、枝、葉，按照“分層切割法”現(xiàn)場稱量各器官總鮮重，根部則采用“全挖法”稱取鮮重.然后取各樣木各器官一定量的鮮重樣品，帶回實驗室，置于鼓風干燥箱內(nèi)65℃烘干48 h至恒重，計算標準木各器官平均含水率及標準木生物量，推算群落總生物量.

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的整理、分析及作圖在Microsoft Excel 2003中完成，生長模型的擬合則在SPSS 17.0軟件中進行.

2 結(jié)果與分析

2.1 拉氏栲生物量與生產(chǎn)力

2.1.1 單株各器官含水率與生物量格局

由表2可知，拉氏栲平均標準木各器官生物量格局表現(xiàn)為干>枝>根>葉，其中干生物量所占比例最大，達到66.36%，其次是枝，占17.44%，根和葉所占比例較小，分別為11.98%和4.22%，拉氏栲單株總鮮重為317.50 kg，總干重為184.52 kg；各器官水分分配格局表現(xiàn)為葉>根>枝>干，樹體平均含水率為41.9%.

表2 拉氏栲各器官含水率與生物量特征Tab.2The characteristic of each organ moisturecontent and biomass of

表2 拉氏栲各器官含水率與生物量特征Tab.2The characteristic of each organ moisturecontent and biomass of

測定指標干枝葉根總計鮮重/kg干重/kg含水率/% 197.5 122.45 38.0 58.5 32.18 45.0 19 7.79 59.0 42.5 22.10 48.0 317.5 184.52 41.9

2.1.2 拉氏栲生物量與凈生產(chǎn)力

種群生物量是指某種群所有個體在單位面積內(nèi)積累的有機物質(zhì)總量，可由林分密度與林分平均標準木生物量相乘得出.種群凈生產(chǎn)力則指單位時間內(nèi)該種群生物量增量，是林業(yè)上衡量林分生產(chǎn)力高低的指標.由表3可以看出，拉氏栲種群的總生物量及其凈生產(chǎn)力分別為189 133 kg·hm-2和10507.39 kg·hm-2·a-1.

表3 拉氏栲種群生物量及凈生產(chǎn)力Tab.3The total biomass ofpopulation and net productivity

表3 拉氏栲種群生物量及凈生產(chǎn)力Tab.3The total biomass ofpopulation and net productivity

測定指標生物量/（kg·hm-2）凈生產(chǎn)力/（kg·hm-2·a-1）根枝葉干總計125511 32984 7985 22652 189133 6972.85 1832.47 443.60 1258.47 10507.39

2.2 拉氏栲生長規(guī)律

2.2.1樹高生長

從圖1中可以看出，拉氏栲準木的高生長與林齡呈正相關(guān)，樹高總生長量為16.4 m.在18 a期間，拉氏栲的連年生長量起伏波動較大.其中，在1~6 a，生長緩慢，連年生長量為0.20~0.75m；在7~13 a，生長較快，連年生長量為0.55~2.38m，且在第7、9、11 a和13 a出現(xiàn)4個生長高峰，分別為2.19、2.38、1.86、1.17 m；之后14~18 a，生長又趨于平緩，為0.49~ 0.92m，在第16 a出現(xiàn)1個小生長高峰，為0.92 m.拉氏栲的平均生長量僅在第11 a出現(xiàn)生長高峰，為0.92 m，其他年份保持在0.67±0.24 m的平均水平.樹高連年生長量和平均生長量曲線發(fā)生多次相交，說明拉氏栲引進種苗對造林地水熱等氣候條件變化較為敏感.

圖1 拉氏栲樹高生長曲線Fig.1The growth curve of height of

2.2.2 胸徑生長

從圖2中可以看出，拉氏栲標準木在22 a期間，胸徑總生長量達到15.85 cm.在3~5 a，生長較快，連年生長量為0.95~2.73 cm，在第3年出現(xiàn)生長高峰，為2.73 cm；6~18 a，生長趨于平緩，連年生長量為0.45~1.28cm，在第10、18年同樣出現(xiàn)兩個生長高峰，分別為1.13 cm和1.28 cm；拉氏栲平均胸徑生長量在第4年出現(xiàn)生長高峰，為1.04 cm，此后生長量趨于平緩，并保持在0.88±0.03 cm的較低水平.拉氏栲胸徑平均生長量曲線在1~5 a峭度較大，說明胸徑生長量累積較為迅速，可視為拉氏栲的第一個胸徑速生期；此后6~16 a，連年生長量曲線基本低于平均生長量曲線，在17~18 a，連年生長量曲線又超過平均生長量曲線，可視其為第二個胸徑速生期.總體上看，拉氏栲胸徑還未達到數(shù)量成熟齡.

2.2.3 材積生長

從圖3中可以看出，拉氏栲標準木在18 a期間，平均單株材積總生長量達到0.17 m3.其總生長量曲線與平均生長量曲線均與林齡呈正相關(guān).拉氏栲平均生長量曲線上升趨勢較平緩，其中，在1~13 a材積平均生長量在0.005 m3以下，15~18 a則在0.006~ 0.009m3之間.連年生長量在第13 a出現(xiàn)生長高峰，相對遲于樹高、胸徑生長高峰出現(xiàn)的年份.18 a內(nèi)，拉氏栲材積連年生長量曲線均高于平均生長量曲線，說明材積生長也未達到數(shù)量上的成熟，但需要進一步研究驗證.

圖2 拉氏栲胸徑生長曲線Fig.2The growth curve of DBH of

圖3 拉氏栲材積生長曲線Fig.3The growth curve of timber volume of

2.2.4 生長率

從圖4中可以看出，拉氏栲樹高和胸徑生長率曲線較為接近，說明兩者相對生長速度較為接近（生長率是樹木相對生長速度的測量指標，由連年生長量與總生長量的比值計算得出），在3~10 a內(nèi)，兩者生長速度較快，生長率分別保持在9%和8.5%以上，最高甚至可達30.65%和41.45%；在11~18 a內(nèi)，生長速度下降，生長率分別維持在3.52.42%~9.07%和4.44%~8.38%之間的較低水平.材積生長率在3~18 a內(nèi)均明顯高于樹高和胸徑生長率，在3~12 a內(nèi)，材積生長速度較快，生長率保持在23.52%~80.45%之間；在13~18 a內(nèi)，生長速度下降，生長速率維持在18.20%~22.33%之間.材積生長率下降時間遲于樹高和胸徑生長率.

圖4 拉氏栲樹高、胸徑、材積生長率曲線Fig.4The growth rate curve of height,DBH and timber volume of

2.3 拉氏栲總生長量回歸方程

對拉氏栲解析木樹高、胸徑和材積三個測樹因子的總生長量與林齡進行回歸方程擬合（見表4），結(jié)果顯示，各擬合可決系數(shù)R2均達到0.970以上，且P< 0.01，說明擬合效果較好，具有一定的實際生產(chǎn)意義.

表4 拉氏栲人工林總生長量回歸方程擬合Tab.4Simulated total increment of height,DBH and timber volume ofwith tree age by regression equation

表4 拉氏栲人工林總生長量回歸方程擬合Tab.4Simulated total increment of height,DBH and timber volume ofwith tree age by regression equation

測樹因子回歸方程R2P樹高胸徑材積H=1.0231T-1.6148 D=0.8824T-0.1462 V=2E-05T3.19460.975 0.986 0.976 0.000 0.000 0.000

3 結(jié)論與討論

1）拉氏栲人工林中，拉氏栲平均標準木各器官生物量表現(xiàn)為干>枝>根>葉，各器官含水率表現(xiàn)為葉>根>枝>干，單株平均含水率為41.9%；拉氏栲種群生物量為189133 kg·hm-2，種群凈生產(chǎn)力為10507.39 kg·hm-2·a-1.

2）18 a生拉氏栲樹高、胸徑、材積總生長量分別達到16.4 m，15.85 cm，0.17 m3，速生特性較明顯.其中，樹高連年生長量生長高峰分別出現(xiàn)在第7、9、11、13年，峰值最高可達2.38 m；胸徑連年生長量生長高峰分別出現(xiàn)在第3、10、18年，峰值最高可達2.73 cm；材積連年生長量生長高峰出現(xiàn)在第13年，為0.017 m3，相對晚于樹高和胸徑出現(xiàn)的年份.

3）由拉氏栲的生長規(guī)律可知，在1~5 a，胸徑生長速度較快，樹高和材積生長速度緩慢，這可能與拉氏栲的生物學特性有關(guān).劉春華[1]研究表明，拉氏栲在幼林階段喜側(cè)方蔭蔽，成林后才表現(xiàn)出陽性樹種的特性.因此，在生長初期，縱向生長速度并不快，更多的是進行橫向生長，以保證根系延展，爭取更多的水肥空間.針對這一特性，在實際生產(chǎn)經(jīng)營過程中，可適當增加造林密度，為拉氏栲人工幼林創(chuàng)造更多蔭蔽環(huán)境.6~13 a，樹高和材積生長速度加快，胸徑生長速度卻有所下降，可將該階段視為拉氏栲的速生期，向成熟林方向發(fā)展的拉氏栲，需光性增強，因此，必須加快自身的縱向生長，競爭更多的光能，該階段可適當采取整枝間伐措施，減少林分密度，加強水肥管理，保證其養(yǎng)分需求，提高林木質(zhì)量和產(chǎn)量. 14~18 a，樹高生長趨于平緩，胸徑和材積生長速度上升，可視為拉氏栲的材積速生期，因此，通過控制林分密度，能夠?qū)崿F(xiàn)拉氏栲規(guī)格木的定向培育.實驗區(qū)拉氏栲人工林的樹高、胸徑連年生長曲線和平均生長曲線多次相交表明，拉氏栲對供試造林地氣候變化較為敏感.另外，18 a生拉氏栲材積連年生長量曲線并未與平均生長量曲線相交表明，拉氏栲還未達到數(shù)量成熟齡.

4）拉氏栲樹高、胸徑生長率曲線較為接近，說明其相對生長速度相似，在前10 a內(nèi)，生長率相對較高，11 a后生長率下降并趨于平緩；材積生長率明顯高于樹高、胸徑生長率，且生長率下降時間也遲于后兩者.

5）利用拉氏栲解析木計算得出的樹高、胸徑和材積總生長量與林齡進行回歸方程擬合表明，各測樹因子與林齡之間存在顯著相關(guān)性（P<0.01）；相關(guān)可決系數(shù)R2>0.98表明，回歸模型具有較大的實際生產(chǎn)意義.參考文獻:

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劉春華.馬尾松林冠下套種闊葉樹種林分的生長效應(yīng)[J]. [5]中南林學院學報,2006,26(3):47-50.

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林德喜,樊后保.馬尾松林下補植闊葉樹后森林凋落物量、養(yǎng)分含量及周轉(zhuǎn)時間的變化[J].林業(yè)科學,2005,41(6):7-15.

責任編輯：黃瀾

Research on Increment,Biomass and Productivity of Castanopsis Lamonteii Plantation

LIN Mingchun
（Niumulin Nature Reserve Administrative Office of Yongchun，Yongchun 362600，China）

The increment,biomass and productivity of Castanopsis lamonteii plantation in Niumulin Nature Reserve of Fu?jian province were studied using method of stem analysis.The results showed that:the height,DBH and timber volume of C. lamonteii have reached 16.4 m、15.85 cm and 0.17 m3.There was 5 pinnacle in height growth,3 pinnacle in DBH growth and 1 pinnacle in timber volume growth,the earliest year of growth pinnacle occurred in order of DBH,height and timber vol?ume.The annual growth curve of height and DBH presented large fluctuation,meanwhile,intersected with the average growth curve multiple times,the various growth curve of timber volume was the opposite.Simulated total increment of height, DBH and timber volume of C.lamonteii with tree age by regression equation showed ideal fitting effect.The biomass order of C.lamonteii organs was stem>branch>root>leaf,and the distribution of moisture was leaf>root>branch>stem,the av?erage moisture content of single plant was 41.9%.The total biomass of 18-year-old C.lamonteii population was 189 133 kg· hm-2,and its net productivity was 10 507.39 kg·hm-2·a-1.

castanopsis lamonteii；increment；biomass；productivity;Niumulin Nature Reserve

S 792.99

A

1674-4942（2014）04-0416-04

2014-06-07