窄冠福建柏單木生物量垂直分布格局研究

羅奮容

(福建省沙縣夏茂鎮(zhèn)林業(yè)站 365500)

窄冠福建柏是柏科福建柏屬福建柏原種的天然變型［1］。福建柏歷史上曾廣泛分布在自東部福建至西部沿南嶺山脈至云貴高原東南部一線。福建柏材質優(yōu)良，用途廣泛，是珍貴的用材樹種，系國家II級保護植物。窄冠福建柏與福建柏原種既有內在聯(lián)系，又有本質區(qū)別。其主要的形態(tài)特征為樹冠狹窄，呈圓柱形，樹干通直圓滿，濃密無分層，側枝較細短，以35°角上升，末級小枝密集斜展，不為水平面展開［2］。有關窄冠福建柏的研究報道，主要有形態(tài)特征、核型分析、生長規(guī)律、扦插繁殖、修枝技術等［3－7］，陳建華［7］做過窄冠福建柏生物量的研究報道，目前尚無窄冠福建柏單木生物量垂直分布格局的研究報道。研究窄冠福建柏單木生物量垂直分布格局，可以為窄冠福建柏栽培過程中制定相適應的經營措施提供理論依據和生產實踐參考。

1 研究地概況

研究地位于沙縣夏茂鎮(zhèn)東街村36林班16大班5小班。沙縣屬中亞熱帶大陸性兼海洋性季風氣候區(qū)，全年平均氣溫19.6℃，年降水量1840 mm，平均空氣相對濕度82%，霜日18～24 d，霜期75～86 d。土壤為發(fā)育于黑云母花崗巖的酸性巖紅壤，主要植被有苦櫧、楓香、苦竹、小剛竹、油茶、映山紅、黃瑞木、芒萁骨、五節(jié)芒等，林地屬中等肥沃立地類型。試驗林面積9.27 hm2左右，前茬為馬尾松林，1999年皆伐，采取生態(tài)清理方式，不煉山。采取簡單對比試驗設計，3次重復。試驗林是2000年春用福建柏原種和窄冠福建柏新變型的1年生實生苗同時造林，造林密度3000株/hm2，常規(guī)生產管理。

2 研究方法

201 3年在福建柏原種和窄冠福建柏對比試驗林中進行全面測定，分別計算標準地平均胸徑和平均樹高，以平均胸徑和平均樹高選擇標準木，誤差在5%以內。分別在相對應成對位置各選擇6株作為標準木，采用Monsi分層切割法，以2 m為1區(qū)分段測定每一標準木葉、枝、干及樹皮的鮮重，考慮到福建柏原種和窄冠福建柏新變型的小枝與葉都較難分開，且功能與葉相似［8］，本試驗作為葉處理，本試驗枝處理為粗枝。標準木伐倒后，用撩壕干掘法測定根系生物量組成與空間分布，根系分為根樁、骨骼根 (d＞3 cm)、側根 (3 cm＞d＞1 cm)和細根 (d＜1 cm)4種類型。挖掘時以標準木伐樁為中心，按每20 cm為1層，逐層從內向外掘出土壤，按照根樁、粗根 (骨骼根)和細根 (含側根)3種類型分別稱重。將葉、枝、干、樹皮，以及根樁、粗根和細根各器官各隨機抽取一定量的樣品帶回室內，在80℃條件下進行烘干，恒重后，計算含水率，并以此換算出各器官的生物量。

3 結果與分析

3.1 單木生物量及其分配

單木是林分的基本組成單位，單木生物量及其分配對林分生長、林分結構以及林分產量影響較大。從表1可知，窄冠福建柏單木生物量為82.38 kg，其生物量在各器官的分配比例為樹干66.33%、樹枝9.15%、樹葉8.17%、根系16.35%;福建柏原種單木生物量為74.21 kg，比窄冠福建柏比單木生物量低9.9%。經差異顯著性t檢驗，窄冠福建柏和福建柏原種單木生物量間存在極顯著差異(t=13.36＞t0.01=4.032)。福建柏原種在各器官的分配比例為樹干61.63%、樹枝10.73%、樹葉8.09%、根系19.55%。由此可見，窄冠福建柏和福建柏原種生物量在各器官的分配比例從大到小依次為樹干＞樹根＞樹枝＞樹葉。窄冠福建柏樹干生物量的分配比例為66.33%，比福建柏原種增加4.70個百分點，表明種植窄冠福建柏有利于樹干生物量的積累和林分出材率的提高，符合用材林經營目的。福建柏原種的分枝角大、擴展生長，生物量分配向樹枝傾斜，其側枝生物量比例高于窄冠福建柏。而隨著側枝消耗的養(yǎng)分、水分量的增大，對主干生長起到了抑制作用，表現(xiàn)在福建柏原種樹干尖削度大;福建柏原種的中央直徑與胸徑之比(0.55)小于窄冠福建柏 (0.70);均為15年生時，其樹高比窄冠福建柏低25.7%;福建柏原種枝徑大，節(jié)疤亦大，節(jié)子多含樹脂，較硬、較重，節(jié)子、斜紋都使木材的強度降低，影響木材的強度及利用，使材質變差，明顯降低出材率［9］。

表1 窄冠福建柏與福建柏原種單木生物量分配 (kg)

窄冠福建柏葉生物量為6.73 kg/株，比福建柏原種 (6.00 kg/株)增加12.17%;樹枝生物量為7.53 kg/株，為福建柏原種 (7.96 kg/株)的94.60%。葉是進行光合作用制造有機物的主要器官，是林木生物量形成積累的重要物質基礎。窄冠福建柏葉生物量較福建柏原種大，進行光合作用的葉面積大，能增加生物量，尤其是木材的經濟產量?？葜β淙~是營養(yǎng)物質生物循環(huán)的主要途徑之一，窄冠福建柏每年凋落的葉子較多，且易分解，說明營養(yǎng)物質的生物循環(huán)較快。這對于提高土壤肥力，維持林地的可持續(xù)經營有積極作用。需要指出的是，窄冠福建柏樹冠狹窄，枝葉濃密、緊湊，有利于密植。單位面積容納的株數(shù)大于福建柏原種，有利于提高林分蓄積量。

窄冠福建柏與福建柏原種相似，主根不發(fā)達，但有發(fā)達、粗壯的水平骨骼根，側須根較多。窄冠福建柏總根量的29.40%生物量分配給了水平骨骼根，根系垂直分布可達60 cm深，但根系大部分集中分布在0～40 cm土層中，d＜0.2 cm的吸收根幾乎都分布在疏松的表土層，窄冠福建柏在根樁上有較多的細根，直接分生，且密集分布在表土層周圍40 cm左右。表明窄冠福建柏根系分布具有明顯的淺根性，可以與深根性樹種，如與馬尾松等混交，合理利用地下空間。

從地上部分與地下部分生物量的比值看，窄冠福建柏為5.12，高于福建柏原種 (4.11)。表明窄冠福建柏地上部分生物量的積累能力較強。

3.2 林木地上部分空間分布特征

表2、表3分別為窄冠福建柏及福建柏原種標準木生物量的垂直分布情況。林木樹葉的合理分布是充分利用光能，保證林木速生豐產的重要條件之一。窄冠福建柏標準木冠層第2～4層 (2 m為1層，從下到上，下同)占總葉量76.3%，第1和5層分別占14.9%和8.8%，各層次均有葉量分布，林冠層濃密、緊湊?？側~量較均勻地分布在樹冠中上、中部、中下層，冠頂、冠下層葉量偏少，總趨勢是葉量分布下偏。該分布特點表明其生物學特性呈中性偏陰。福建柏原種平均木冠層主要分布在2、3層，占總葉量81.7%，冠層明顯上移，林冠下部(約占1/3)枝多葉少?？梢?，窄冠福建柏對太陽光的聚積面更大，有利于提高光能利用率。

表2 窄冠福建柏標準木單木生物量的垂直分配

表3 福建柏原種準木單木生物量的垂直分配

窄冠福建柏分枝細短，分枝角度小，冠幅狹窄，15年生冠幅僅2.02 m;福建柏原種分枝粗大，延伸擴展，分枝角度大，冠幅較大，林冠下部已顯擁擠，15年生冠幅2.66 m，枝葉重疊、交叉，降低了光合作用強度?？梢?，前者樹冠比后者狹窄，地上部分空間分布較合理，有利于合理密植，提高生物量。

窄冠福建柏樹干生物量分布從下至上，各層占總材積量比例分別為39.4%、27.8%、19.5%、11.2%和2.1%，樹干材積量呈平緩遞減，幅度較小;福建柏原種各層占總材積量比例分別為49.3%、31.6%、16.2%和2.9%，樹干材積生物量呈梯度急劇銳減。由此可見，窄冠福建柏樹干材積從下至上降低平緩、幅度較小，說明窄冠福建柏圓滿通直，出材率高，更適合于培育用材樹種。

3.3 林木地下部分根系分布特征

窄冠福建柏標準木的根幅為2.7 m×2.8 m，為樹冠的1.34倍。窄冠福建柏細須根 (d＜1 cm)的分布特點:根樁直接分生較多的側須根，成網絡密布在40 cm左右范圍內，而水平骨骼根著生的細須根分布在40 cm以外區(qū)域，呈疏散分布，相鄰根系能愈合連生。窄冠福建柏細須根內密外疏型的分布特點，為相鄰林木根系侵入創(chuàng)造了條件和空間，是良好伴生樹種。

林木須根的密度能夠反映樹種競爭能力及其對土壤條件改變的響應程度［10］。據標準木根系調查，窄冠福建柏樹干40 cm范圍內細須根密度較大，其在紫色土或紅壤堅實干燥或多石的立地條件下，須根根系密度增加?？梢娖涫且环N生態(tài)適應性廣，競爭能力較強的樹種。窄冠福建柏垂直分布可達60 cm，但根系大部分集中在0～40 cm土層中，d＜0.2 cm的吸收根幾乎都分布在疏松的表土層，并有少量侵入半分解的枯落物中，40 cm以下生物量成梯度急劇銳減。

4 結論

4.1 窄冠福建柏樹干生物量分配比例較高，符合用材林培育目標

研究結果表明:窄冠福建柏單木生物量為82.38 kg，其生物量在各器官的分配比例為樹干66.33%、樹 枝 9.15%、樹 葉 8.17%、根 系16.35%;福建柏原種生物量單木生物量為74.21 kg，其生物量在各器官的分配比例為樹干61.63%、樹枝10.73%、樹葉8.09%、根系19.55%。窄冠福建柏樹干生物量的分配比例比福建柏原種增加4.70個百分點。

4.2 窄冠福建柏與福建柏原種單木生物量垂直分布存在差異

研究結果表明:窄冠福建柏標準木各層樹干材積呈平緩遞減，冠層較長，冠層第2～4層占總葉量的76.3%，第1和5層分別占14.9%和8.8%，各層次均有葉量分布，林冠層濃密、緊湊?？側~量較均勻地分布在樹冠中上、中部、中下層，冠頂、冠下層葉量偏少，總趨勢是葉量分布下偏。福建柏原種標準木各層樹干材積呈梯度急劇銳減，冠層主要分布在第2層和第3層，占總葉量81.7%，冠層明顯上移，林冠下部 (約占1/3)枝多葉少。窄冠福建柏單木生物量空間分配枝葉分布均勻、緊湊、翠綠，具有較高的觀賞價值，也是優(yōu)良的景觀樹種。近年來，森林的景觀和森林游憩價值被日益重視，森林景觀樹種作為重要的資源受到林業(yè)科技工作者和林業(yè)經營管理者的青睞，窄冠福建柏是優(yōu)良的用材樹種，也是很好的景觀樹種，具有廣闊的發(fā)展前景。

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