長(zhǎng)白山區(qū)常見(jiàn)造林樹種幼苗生物量與生長(zhǎng)分析

梁萬(wàn)君，林玉梅，鄒建軍，林士杰，王曉娜,李沿寧

(1.吉林省林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130033；2.東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130021)

幼苗的高、徑以及生物量易于測(cè)定，是分析樹種生物學(xué)特性的手段之一。有學(xué)者曾做過(guò)一些同化速率與光照關(guān)系以及生物量在各個(gè)器官之間分配等方面的研究，結(jié)果表明：馬尾松1 a生苗在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)，隨著溫度的變化，凈同化率在5～6月及7～8月出現(xiàn)兩次高峰[1]，所生產(chǎn)的干物質(zhì)向不同的器官分配，且分配不是均等的，一般來(lái)說(shuō)在生長(zhǎng)前期(6～7月)干物質(zhì)分配傾向于根和葉，后期(8～10月)傾向于側(cè)根和莖干[1～4]〗。干物質(zhì)向各個(gè)器官分配的不均勻性導(dǎo)致了異速生長(zhǎng)，各器官的生物量與D2H存在著極緊密的冪函數(shù)相關(guān)關(guān)系[3～5]。這些研究為苗期施肥管理和生物學(xué)特性研究提供了依據(jù)。

作者以胡桃楸(JuglansMandshurica)、黃菠蘿(Phellodendronamurense)、假色槭(Acerpseudo-sieboldianum)、白樺(Betulaplatyphlla)1 a生幼苗為對(duì)象，利用當(dāng)年生苗木葉生物量與單株生物量緊密對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)，探討常見(jiàn)造林樹種苗期的葉生物量與單株生物量的相關(guān)關(guān)系，旨在為固碳樹種選擇和單株樹木(或種群)生物量估計(jì)提供依據(jù)。

1 研究地區(qū)自然概況與試驗(yàn)苗木培育方法

研究地點(diǎn)設(shè)在吉林省三岔子林業(yè)局景山苗圃。該苗圃位于吉林省長(zhǎng)白山西麓的靖宇縣境內(nèi)，地理位置：42°36′N，126°51′E，海拔620 m。年平均氣溫3.7℃，無(wú)霜期107 d，年日照時(shí)數(shù)2 320 h，年平均降水量749.7 mm。

試驗(yàn)苗木均為春季播種，秋季9月1日左右結(jié)束生長(zhǎng)。澆水、間苗與定苗、中耕、施肥等按苗圃常規(guī)田間管理技術(shù)措施組織實(shí)施。噴施1∶600波爾多液和1∶800代森鋅防止病蟲害；噴施果爾225 ml·hm-2進(jìn)行化學(xué)除草。

2 研究方法

2.1 取樣

2013年9月20日在景山苗圃采集胡桃楸、黃菠蘿、假色槭、白樺當(dāng)年生幼苗。采集時(shí)苗木處于生長(zhǎng)結(jié)束階段，但尚未落葉。采集苗木樣本時(shí)要保持葉和根完整。

2.2 葉面積測(cè)定

苗木采集后，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行葉面積和生物量測(cè)定。葉面積測(cè)定采用掃描法，將葉片平鋪于掃描儀上，用200 dpi×200 dpi的分辨率進(jìn)行掃描，用自行研制的葉面積分析軟件對(duì)掃描的葉片圖片進(jìn)行分析，分別求得每株苗木的葉面積。

2.3 生物量測(cè)定

將葉片、干、根于105℃條件下烘干至恒重，分別測(cè)定生物量。

2.4 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析用SAS9.2軟件。首先將葉面積、葉生物量及單株生物量進(jìn)行自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，然后執(zhí)行REG過(guò)程進(jìn)行線性回歸，模擬異速生長(zhǎng)模型Y=aXb。所有統(tǒng)計(jì)分析風(fēng)險(xiǎn)率均取0.05。

3 結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)苗木生長(zhǎng)狀況

各樹種苗木的當(dāng)年生長(zhǎng)狀況見(jiàn)表1。

表1 1 a生苗木生長(zhǎng)狀況

圖1 葉面積與單株生物量相關(guān)關(guān)系

3.2 葉生物量與單株生物量的相關(guān)關(guān)系

各試驗(yàn)樹種1 a生苗木的葉生物量(葉面積)與單株生物量關(guān)系如圖1所示。

從圖1中可以看出，4個(gè)樹種1 a生苗木的單株生物量隨葉生物量的增加而增加，兩者之間的關(guān)系呈冪函數(shù)關(guān)系Y=aXb，且達(dá)到極顯著水平。關(guān)系中的a值在2.203 1～7.250 5之間變化，表明只有當(dāng)單株生物量達(dá)到這個(gè)域值時(shí)，葉才開始積累生物量；方程中b值在0.570 8～1.056 3之間，在3/4左右變化，完全符合Kleiber法則[5]。

a值表示葉片生物量每增加1 g，單株生物量增加的速率[6]。我們知道，形成層在枝、干、根向內(nèi)外同時(shí)生長(zhǎng)，各個(gè)年度的生長(zhǎng)量緊密相連，難以單獨(dú)測(cè)定，地下生物量更是如此。但是，有了增長(zhǎng)速率b這一參數(shù)，即可將當(dāng)年葉生物量轉(zhuǎn)換為當(dāng)年單株產(chǎn)量。這一方法不僅可節(jié)約大量勞動(dòng)力，同時(shí)可提高生物量的估計(jì)精度。

3.3 比葉面積

比葉面積表征了單位干質(zhì)量的葉片面積，是描述植物葉片結(jié)構(gòu)性狀的基本參數(shù)，也是指示植物光合特性的重要參數(shù)，比葉面積的不同反映了不同物種在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中對(duì)其生存環(huán)境的適應(yīng)特征[7，8]。各試驗(yàn)樹種1a生苗木的比葉面積如圖2所示。

圖2 不同樹種比葉面積

從圖2中可以看出，4個(gè)樹種的比葉面積不同，依次為黃菠蘿(282)>假色槭(227)>胡桃楸(201)>白樺(156)，這種差異是由樹種的生物學(xué)特性所決定的，而生物學(xué)特性是樹種長(zhǎng)期適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。黃菠蘿為喬木，但體量與生長(zhǎng)遜色于胡桃楸，稍耐陰；假色槭為落葉亞喬木[9]，稍耐陰，兩個(gè)樹種的樹高決定其在林分中只能處于亞林層，由于長(zhǎng)時(shí)期光照量小，因而表現(xiàn)出了較好的耐陰性，葉片為了適應(yīng)這種弱光環(huán)境，表現(xiàn)出了較大的比葉面積。這是植物在低光照條件下通過(guò)增加單位質(zhì)量葉面積，提高葉片光捕獲能力，表現(xiàn)出的光適應(yīng)機(jī)制。與此相對(duì)應(yīng)，胡桃楸和白樺為高大的喜光喬木，常處于主林層，光照條件好，表現(xiàn)出較小的比葉面積。光照強(qiáng)度與比葉面積的關(guān)系研究中也反映出了這一規(guī)律[10]。比葉面積還建立了葉面積與葉重量之間的關(guān)系，可為二者之間的轉(zhuǎn)換提供參考。

4 小結(jié)

以長(zhǎng)白山區(qū)造林樹種胡桃楸、黃菠蘿、假色槭、白樺的1 a生幼苗為對(duì)象，進(jìn)行葉面積及生物量測(cè)定與分析，結(jié)果表明：葉生物量與單株生物量遵從冪函數(shù)異速生長(zhǎng)模型Y=aXb，a值在2.203 1～7.250 5之間變化，b值在0.570 8～1.056 3之間變化，完全符合Kleiber法則；b值的含義是每克葉干重所能生產(chǎn)的生物量，可據(jù)此參數(shù)精確估計(jì)多年生樹木任意年份的生物產(chǎn)量。胡桃楸的年生物產(chǎn)量最高，且大部分分配在樹干和根部，是固碳能力較強(qiáng)的樹種。比葉面積依次為黃菠蘿(282)>假色槭(227)>胡桃楸(201)>白樺(156)，比表面積的大小由樹種的生物學(xué)特性所決定，與生存環(huán)境密切相關(guān)。

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