閩南山地禿杉人工林的生物量與生產(chǎn)力

黃金玲

(泉州市林業(yè)局，福建 泉州 362000)

閩南山地禿杉人工林的生物量與生產(chǎn)力

黃金玲

(泉州市林業(yè)局，福建 泉州 362000)

以福建省德化葛坑國(guó)有林場(chǎng)1996年種植的禿杉人工林為研究對(duì)象，開展林分生物量和生產(chǎn)力研究。結(jié)果表明：20年生禿杉人工林單株平均生物量為202.56 kg，其中地上部分生物量、地下部分生物量分別為167.74、34.81 kg，分別占個(gè)體總生物量的82.81%、17.19%；各組分生物量大小排序?yàn)椋焊?根樁>葉>枝>粗根>細(xì)根>中根。禿杉林分總生物量達(dá)177.75 t·hm-2，其中喬木層的總生物量為176.23 t·hm-2，占林分總生物量的99.14%；凋落物的生物量含量比較小，只有1.52 t·hm-2，僅占林分總生物量的0.86%。20年生禿杉人工林的生產(chǎn)力為11.87 t·hm-2·a-1，各器官生產(chǎn)力大小排序?yàn)椋簶涓?樹葉>樹根>樹枝。

禿杉；生物量；生產(chǎn)力

禿杉(TaiwaniaflousianaGaussen)為杉科臺(tái)灣杉屬樹種，又名西南臺(tái)杉、土杉，是我國(guó)特有的珍稀植物，作為第三紀(jì)古熱帶植物區(qū)系的存留樹種，冰期以后只有我國(guó)有發(fā)現(xiàn)，被國(guó)家列入一級(jí)保護(hù)樹種[1]。禿杉天然分布在云南省西部怒江上游的貢山、福貢、碧江、騰沖、龍陵以及瀾滄江往西的云龍、蘭坪和湖北省西部的利川，四川省東南部的西陽(yáng)，貴州省東南部的雷公山、劍河、榕江以及丹寨等縣，緬甸北部也有少量分布。禿杉主要生長(zhǎng)在海拔500～2300 m的山地溝谷林中。江西等省開展了禿杉異地引種、選育及栽培區(qū)的試驗(yàn)分析，經(jīng)過(guò)多方式、多渠道研究了解禿杉適宜的生長(zhǎng)環(huán)境和條件[2]，但造林技術(shù)和栽培管理經(jīng)驗(yàn)還比較缺乏。森林生物量和生產(chǎn)力作為森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本參數(shù)，不僅是森林碳匯功能核算的重要數(shù)據(jù)，也是森林經(jīng)營(yíng)管理的重要參考[3-4]。鑒于此，本文對(duì)禿杉生物量和生產(chǎn)力進(jìn)行測(cè)定，以期為禿杉人工林的科學(xué)經(jīng)營(yíng)提供參考。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于戴云山北麓德化葛坑國(guó)有林場(chǎng)龍塔工區(qū)，地理坐標(biāo)118°8′10″E、25°51′53″N，林班號(hào)044大班號(hào)06小班號(hào)060，坡向東北坡，海拔450 m，土壤為山地紅壤、黃紅壤，年均氣溫17 ℃(近2 a為20.3 ℃)，最高氣溫34.8 ℃，最低氣溫-9 ℃，年均降水量1800～2000 mm，屬中亞熱帶南緣低山氣候類型。

2 研究方法

2.1 禿杉生物量測(cè)定

對(duì)20年生禿杉人工林進(jìn)行林分踏查，根據(jù)典型選樣原則，在林分內(nèi)設(shè)置4個(gè)10 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)地，進(jìn)行每木調(diào)查。根據(jù)調(diào)查結(jié)果選取標(biāo)準(zhǔn)木2株，用Monsi分層切割法，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算枝、葉、干各組分鮮質(zhì)量，用全根挖掘法來(lái)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)木根的鮮質(zhì)量，分別取適量樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，用烘干恒重法測(cè)算各組分生物量及標(biāo)準(zhǔn)木的總生物量。采用樣方收獲法測(cè)定凋落物的生物量，即在4個(gè)樣地內(nèi)各設(shè)2個(gè)1 m×1 m的小樣方，定期收集凋落物，并取適量帶回實(shí)驗(yàn)室烘干至恒重，通過(guò)測(cè)定其含水率和干重，計(jì)算出各樣地內(nèi)單位面積的凋落物生物量。

2.2 禿杉生產(chǎn)力測(cè)定

用年均生物量作為禿杉林喬木層的生產(chǎn)力指標(biāo)，即以測(cè)定的喬木層生物量作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，換算成禿杉人工林生物量年平均增長(zhǎng)量，計(jì)算公式為：NPP=W/a，式中：NPP為年平均凈生產(chǎn)量；W為器官生物量；a為林分年齡。

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)木的生物量分布格局計(jì)算禿杉單株各器官的生產(chǎn)力及單株禿杉的生產(chǎn)力，再乘以標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)禿杉株數(shù)以及林分面積與標(biāo)準(zhǔn)地面積比，得出整個(gè)林分喬木層的生產(chǎn)力。禿杉各器官的壽命不盡相同，年平均凈生產(chǎn)量(NPP)計(jì)算公式中的年齡(a)數(shù)值也不全一樣，從禿杉的生長(zhǎng)規(guī)律看，樹干、樹枝及樹根的生產(chǎn)力計(jì)算公式中a用禿杉的生長(zhǎng)年齡計(jì)算，而樹葉的生產(chǎn)力則是根據(jù)禿杉葉在樹枝上著生的時(shí)間(4 a)進(jìn)行估算[5]。

3 結(jié)果與分析

3.1 禿杉人工林單株生物量

禿杉種群平均木單株生物量測(cè)算結(jié)果見表1。20年生禿杉人工林單株平均生物量為202.56 kg，其中地上部分生物量、地下部分生物量分別為167.74、34.81 kg，分別占個(gè)體總生物量的82.81%、17.19%。各器官生物量按大小排列為：樹干>根樁>樹葉>樹枝>粗根>細(xì)根>中根。樹干生物量超過(guò)總生物量的一半，達(dá)到66.73%；其次是根樁，占13.85%。生物量的這種分配規(guī)律基本與喬木樹種生物學(xué)特性相符，在具體生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)能量分配原理及栽培目的，促進(jìn)生物量的積累并改善其分配比例，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)利益最大化。

3.2 禿杉人工林喬木層地上部分生物量格局

喬木層地上部分的生物量格局主要是指林木各器官生物量在空間上的分布情況，在很大程度上體現(xiàn)了植物對(duì)光能、水分及養(yǎng)分的利用效率。地上部分生物量的合理分布也更能夠增加植物對(duì)光能的利用效率。禿杉種群平均木個(gè)體生物量空間分布規(guī)律見表2，禿杉人工林平均木生物量空間分布除了0～1.3 m層比1.3～3.6 m層小外，生物量隨著樹木高度層的增加而逐漸減小。各器官的生物量隨樹高不同分布也不同，干材生物量除0～1.3 m層略小于1.3～3.6 m外，整體分布呈現(xiàn)隨著樹高增大而逐漸降低的趨勢(shì)；枝的生物量空間分布最大值出現(xiàn)在7.6～9.6 m層，為3.38 kg，往上或往下都是逐漸降低；葉的生物量從3.6～5.6 m層開始逐漸增加，直到9.6～11.6 m層出現(xiàn)最大值5.38 kg，之后隨著空間越往上分布越低。

表1 20年生禿杉單株生物量

表2 不同高度層禿杉人工林平均木各器官生物量

3.3 禿杉人工林生物量

3.3.1 喬木層生物量 林分對(duì)有機(jī)物的制造和積累能力，可通過(guò)林分喬木層生物量的積累程度反映出來(lái)。林分喬木層的生物量分布見表3，喬木層總生物量為176.23 t·hm-2，占林分總生物量的99.14%，其中喬木層地上部分生物量為145.93 t·hm-2、地下部分生物量為30.28 t·hm-2，分別占喬木層總生物量的82.81%、17.19%，分別占林分總生物量的82.10%、17.04%。喬木層各器官生物量大小排序?yàn)椋簶涓?根樁>樹葉>樹枝>粗根>細(xì)根>中根，分別占喬木層總生物量的66.73%、13.85%、8.68%、7.40%、1.99%、0.69%、0.66%，分別占林分總生物量的66.16%、13.73%、8.6%、7.34%、1.97%、0.69%、0.65%。

表3 禿杉林分的生物量分布

3.3.2 凋落物層生物量 凋落物層是人工林生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，作為生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的養(yǎng)分庫(kù)，提供了植物所需養(yǎng)分的70%～90%，對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)起著非常重要的作用，同時(shí)對(duì)森林涵養(yǎng)水源的功能亦有重要的作用。對(duì)禿杉人工林凋落物層調(diào)查(表3)可知，禿杉凋落物的生物量占比較小，只有1.52 t·hm-2，僅占整個(gè)禿杉人工林林分總生物量的0.86%。

3.4 禿杉人工林生產(chǎn)力

由表4可知，20年生的禿杉人工林的生產(chǎn)力為11.87 t·hm-2·a-1，其中樹干的生產(chǎn)力最高，為5.88 t·hm-2·a-1，占禿杉人工林生產(chǎn)力的49.54%；樹枝的生產(chǎn)力最小，只有0.65 t·hm-2·a-1，占禿杉人工林生產(chǎn)力的5.49%。禿杉各器官生產(chǎn)力大小排序?yàn)椋簶涓?樹葉>樹根>樹枝。從禿杉各器官生產(chǎn)力分配情況看，首先樹干生產(chǎn)力水平占總生產(chǎn)力水平的比例偏低；其次樹葉的分化程度較大，占總生產(chǎn)力的比重相對(duì)較高。分析其原因，可能是該林齡的禿杉還正處于速生期，沒(méi)有達(dá)到數(shù)量成熟齡。

表4 20年生禿杉人工林的生產(chǎn)力

4 小結(jié)

1)20年生禿杉人工林單株平均生物量為202.56 kg，其中地上部分生物量、地下部分生物量分別為167.74、34.81 kg，分別占個(gè)體總生物量的82.81%、17.19%。各器官生物量大小排序?yàn)椋簶涓?根樁>樹葉>樹枝>粗根>細(xì)根>中根。其中干材的生物量超過(guò)總生物量的一半以上，為66.73%。其次是根樁，占13.85%。這種生物量分配規(guī)律基本符合喬木樹種生物學(xué)特性。

2)禿杉人工林生物量分配與平均單株生物量分配一樣，均表現(xiàn)為：樹干>根樁>樹葉>樹枝>粗根>細(xì)根>中根的規(guī)律。其中樹干占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而且隨著林齡增加而相應(yīng)增加，與何斌等[4]研究結(jié)果一致，符合用材樹種分配規(guī)律。

3)禿杉人工林的生產(chǎn)力為11.87 t·hm-2·a-1，各器官生產(chǎn)力大小排序?yàn)椋簶涓?樹葉>樹根>樹枝。從禿杉各器官生產(chǎn)力分配情況看，樹干占總生產(chǎn)力水平的比例偏低；樹葉的分化程度較大，占總生產(chǎn)力的比重相對(duì)較高?？赡芘c該林齡的禿杉尚處速生期，沒(méi)有達(dá)到數(shù)量成熟齡有關(guān)。

4)禿杉林下植被層的生物量較小，有必要采取合理的經(jīng)營(yíng)措施，促使林下植被發(fā)育，促進(jìn)凋落物層的分解，以提高禿杉人工林的自肥能力，增強(qiáng)地力恢復(fù)能力，促進(jìn)禿杉人工林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。

[1]潘磊，漆榮，張家來(lái)，等.禿杉種源試驗(yàn)研究進(jìn)展[J].林業(yè)科技開發(fā)，2006，20(5)：1-3.

[2]鄒衛(wèi)華，鄒金榮，陳夏林.科學(xué)保護(hù)繁衍世界瀕危樹種——禿杉[J].中國(guó)林業(yè)，2010(13)：39.

[3]梁有祥，韋中綿，玉桂成，等.桂東南地區(qū)火力楠人工林生物量研究[J].林業(yè)科技開發(fā)，2010，24(5)：45-49.

[4]何斌，刁海林，黃恒川，等.禿杉人工林生物量與生產(chǎn)力的變化規(guī)律[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，36(9)：17-18.

[5]何斌，黃壽先，招禮軍，等.禿杉人工林生態(tài)系統(tǒng)碳素積累的動(dòng)態(tài)特征[J].林業(yè)科學(xué)，2009，45(9)：151-157.

The Biomass and Productivity ofT.FlousianaPlantation on South Mountain

HUANG Jin-ling

(QuanzhouForestBureau，Quanzhou362000，F(xiàn)ujian，China)

In this paper，we study the biomass and productivity ofT.flousianaplantation planted in 1996 as the research object in Fujian Dehua Gekeng National Forest Farm.The results were as the followings：the average biomass per individual was 202.56 kg in 20-year-oldT.flousianaplantation.The aboveground biomass and underground biomass were 167.74 kg and 34.81 kg，accounting for 82.81% and 17.19% of individual total biomass，respectively.The order of biomass：stem>ground root>leaf>branch>thick root>fine root>moderate root.The total biomass ofT.flousianaplantation was 177.75 t·hm-2，among of which the total biomass of tree layer was 176.23 t·hm-2，accounting for 99.14% of the total stand biomass；the proportion of the litter biomass was very small，1.52 t·hm-2only，accounting for 0.86%.The productivity of 20-year-oldT.flousianaplantation was 11.87 t·hm-2·a-1.The order of organ productivity：trunk>leaf>root>branch.

TaiwaniaflousianaGaussen；biomass；productivity

2015-10-25；

2016-03-03

泉州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(禿杉優(yōu)良種源和家系選擇及培育技術(shù)研究，2013N15)

黃金玲(1984—)，女，福建寧德人，泉州市林業(yè)局工程師，從事植物病蟲害防治研究。E-mail：20828312@qq.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.03.033

S718.55+6

A

1002-7351(2016)03-0161-04