不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭生物量分布規(guī)律

陳榮(南平市森林資源管理站，福建 南平 353000)

不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭生物量分布規(guī)律

陳榮
(南平市森林資源管理站，福建 南平 353000)

以順昌埔上國(guó)有林場(chǎng)人工黃山木蘭純林為研究對(duì)象，調(diào)查其生長(zhǎng)情況，分析林分中優(yōu)勢(shì)木、平均木、劣勢(shì)木各器官生物量及其分布規(guī)律。結(jié)果表明：不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭平均胸徑差異極顯著，平均樹(shù)高差異達(dá)到顯著以上水平；不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭各器官生物量和總生物量差異極顯著，各器官生物量及其分配率均表現(xiàn)為樹(shù)干>樹(shù)根>樹(shù)枝>樹(shù)葉，樹(shù)干生物量分配率均最大，超過(guò)60%，而樹(shù)葉生物量分配低于2%；樹(shù)干生物量垂直分布呈金字塔狀，樹(shù)枝、樹(shù)葉生物量垂直方向呈倒金字塔分布；各徑級(jí)根生物量總體表現(xiàn)為隨根系徑級(jí)的減小而減少，不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭同徑級(jí)根生物量分配率與生長(zhǎng)勢(shì)有關(guān)。

黃山木蘭；生物量；分布規(guī)律

黃山木蘭(Magnoliacylindrica)為木蘭科(Magnoliaceae)落葉喬木，是我國(guó)中亞熱帶山地特有樹(shù)種，因首次在黃山發(fā)現(xiàn)而得名，由于森林過(guò)度砍伐和人為導(dǎo)致的天然更新困難，被列為國(guó)家三級(jí)保護(hù)漸危種[1,2]。森林生物量是指特定時(shí)空中活生物的有機(jī)質(zhì)量，常用干質(zhì)量表示[3]，是森林生態(tài)系統(tǒng)中最基本的數(shù)量特征[4]，是評(píng)價(jià)森林生產(chǎn)力高低的重要指標(biāo)[5]，它反映了森林生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的固定、分配、積累和轉(zhuǎn)化規(guī)律，是研究森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)。因此，研究林分生物量及分布規(guī)律對(duì)于提高林分生物量、生產(chǎn)力和實(shí)現(xiàn)林分可持續(xù)經(jīng)營(yíng)具有重大意義。目前對(duì)黃山木蘭的研究非常有限[6-8]，對(duì)其生物量的研究鮮有報(bào)道[9]。本文通過(guò)分析不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭生物量分布規(guī)律，從而為黃山木蘭有效保護(hù)與合理經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

順昌埔上國(guó)有林場(chǎng)位于閩江最大支流富屯溪畔，海拔200～300 m，屬于閩北低山丘陵地帶，氣候溫和，雨量充沛，屬溫暖濕潤(rùn)的中亞熱帶季風(fēng)性氣候，年平均氣溫18.5 ℃，年均降水量1 733 mm，無(wú)霜期295 d以上。土壤主要為薄腐殖質(zhì)層山地紅壤，土層較厚，立地類型多為Ⅰ 、Ⅱ類地。埔上林場(chǎng)于2005年引種黃山木蘭，于當(dāng)年4月完成造林面積13.3 hm2，造林前清雜煉山，塊狀整地，挖明穴、回表土，穴規(guī)格：50 cm×50 cm×30 cm。造林初植密度為1 800株hm-2，前3年每年全鋤2次，第1年施肥1次，2009年劈草、整形修枝1次，2014年劈草1次。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置與調(diào)查

2016年4月，全面踏查順昌埔上國(guó)有林場(chǎng)連坊工區(qū)人工黃山木蘭林分，在不同林分設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地1塊，共設(shè)置3塊，規(guī)格為22.2 m×30.0 m，各林分立地條件見(jiàn)表1。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的黃山木蘭進(jìn)行每木調(diào)查，求出優(yōu)勢(shì)木、平均木、劣勢(shì)木的胸徑和樹(shù)高。

表1 標(biāo)準(zhǔn)地林分立地條件

1.3 生物量的測(cè)定

根據(jù)試驗(yàn)要求在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)選擇黃山木蘭優(yōu)勢(shì)木、平均木、劣勢(shì)木各1株，共選取樣木9株，本研究地上部分生物量采用維量分析法測(cè)定[10]。黃山木蘭根系發(fā)達(dá)，地下部分生物量采用全挖法，按直徑大小分粗根(>5 cm)、大根(2～5 cm)、中根(0.5～2 cm)、小根(0.2～0.5 cm )、細(xì)根(<0.2 cm)進(jìn)行取根，分別稱取鮮質(zhì)量。將各器官采樣帶回實(shí)驗(yàn)室，在溫度為105 ℃條件下在干燥箱內(nèi)烘干至絕干質(zhì)量，計(jì)算出含水率及干質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭生長(zhǎng)量

通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的黃山木蘭進(jìn)行每木調(diào)查，選取優(yōu)勢(shì)木、平均木、劣勢(shì)木，其樹(shù)高、胸徑見(jiàn)表2，由表可知不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭平均胸徑差異極顯著，優(yōu)勢(shì)木平均胸徑比平均木高30.4%，為劣勢(shì)木的1.8倍。不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭劣勢(shì)木平均樹(shù)高與優(yōu)勢(shì)木、平均木差異極顯著，優(yōu)勢(shì)木與平均木平均樹(shù)高差異顯著，優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高最高達(dá)10.00 m，劣勢(shì)木最低為8.20 m。由此可知調(diào)查林分內(nèi)黃山木蘭生長(zhǎng)分化嚴(yán)重，林分內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng)激烈，這與造林密度較大有重大關(guān)系。

表2 不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭生長(zhǎng)量

樣木平均胸徑/cm平均樹(shù)高/m優(yōu)勢(shì)木14．20Aa9．92Aa平均木10．89Bb9．27Ab劣勢(shì)木7．91Cc8．33Cc

同列不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01)，小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭各器官生物量及其分配率

測(cè)定林木生物量及其在林木各器官的分配率對(duì)研究林分群落的結(jié)構(gòu)功能和林木的生長(zhǎng)發(fā)育有重要作用。不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭各器官生物量及其分配率見(jiàn)表3。由表3可知，不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭各器官生物量和總生物量差異極顯著，優(yōu)勢(shì)木的總生物量為平均木的1.96倍，為劣勢(shì)木的3.86倍。無(wú)論長(zhǎng)勢(shì)如何，各器官生物量及其分配率均表現(xiàn)為：樹(shù)干>樹(shù)根>樹(shù)枝>樹(shù)葉，樹(shù)干生物量分配率均超過(guò)60%，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其中劣勢(shì)木樹(shù)干生物量分配率最高，樹(shù)葉生物量分配率最少，均不超過(guò)2%。對(duì)比杉木[11]各器官生物量分配率，黃山木蘭樹(shù)葉、樹(shù)枝生物量分配率明顯低于杉木，而樹(shù)根生物量分配率約為杉木的2倍；對(duì)比桉樹(shù)[12]各器官生物量分配率，黃山木蘭樹(shù)干生物量分配率明顯低于桉樹(shù)，而樹(shù)根生物量分配率均明顯高于桉樹(shù)，可知黃山木蘭根系非常發(fā)達(dá)。不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭各器官生物量分配率只有優(yōu)勢(shì)木和平均木的樹(shù)枝生物量分配率差異顯著，其他各器官生物量分配率差異不顯著。優(yōu)勢(shì)木的樹(shù)葉、樹(shù)枝、樹(shù)根生物量分配率均高于平均木和劣勢(shì)木，黃山木蘭有機(jī)物的積累幾乎都來(lái)自樹(shù)葉的光合作用，樹(shù)枝的伸展有利于葉片接受陽(yáng)光，樹(shù)根不僅固定地上部分而且為植物吸收養(yǎng)分和水分，樹(shù)葉和樹(shù)根是植物同化作用的主要器官，較高的樹(shù)葉、樹(shù)根生物量分配率更有利于黃山木蘭的同化作用，進(jìn)而促進(jìn)林木的生長(zhǎng)。由此可知試驗(yàn)林分內(nèi)黃山木蘭生長(zhǎng)將分化更加嚴(yán)重，優(yōu)勢(shì)木的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步擴(kuò)大。

表3 黃山木蘭各器官生物量及其分配率

2.3 不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭生物量垂直分布規(guī)律

為探究不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭生物量的垂直分布規(guī)律，通過(guò)調(diào)查分析優(yōu)勢(shì)木、平均木、劣勢(shì)木地上部分各器官的生物量垂直分布，結(jié)果見(jiàn)表4。由表可知，優(yōu)勢(shì)木、平均木、劣勢(shì)木樹(shù)干生物量均表現(xiàn)為由基部向上逐漸遞減的趨勢(shì)，呈金字塔狀，樹(shù)干生物量主要分布在樹(shù)高6 m以下，所占比例分別為84.14%、86.78%、89.95%。樹(shù)高4～10m各區(qū)分段樹(shù)干生物量及其占樹(shù)干總生物量比例均為：優(yōu)勢(shì)木>平均木>劣勢(shì)木。優(yōu)勢(shì)木、平均木、劣勢(shì)木樹(shù)枝生物量分布在4～10 m，樹(shù)枝生物量主要集中在林木的中上部，6 m以上樹(shù)枝生物量分別占樹(shù)枝總生物量的89.23%、96.12%、74.50%，基本呈現(xiàn)為隨樹(shù)高增加而增加，主要是由于劇烈的種間競(jìng)爭(zhēng)造成林木嚴(yán)重的自然整枝。不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭樹(shù)葉生物量均集中分布于林木的上部，6 m以上樹(shù)葉生物量占樹(shù)葉總生物量可達(dá)95%。樹(shù)葉生物量隨樹(shù)高增加而增加，增加幅度：劣勢(shì)>平均木>優(yōu)勢(shì)木，總體呈倒金字塔分布，主要是為在密林中可以爭(zhēng)奪更多的陽(yáng)光。綜上可知：不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭樹(shù)干、樹(shù)枝、樹(shù)葉生物量垂直分布規(guī)律基本一致。

表4 黃山木蘭生物量垂直分布情況 kg

2.4 不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭根系生物量及分布規(guī)律

根系是植物重要的功能器官，不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭根系生物量及分配率見(jiàn)表5，由表5可知不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭根系生物量在徑級(jí)分布均為：粗根>大根>中根>小根，各徑級(jí)根生物量總體表現(xiàn)為隨根系徑級(jí)的減小而減少，只有優(yōu)勢(shì)木細(xì)根生物量大于小根。不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭各徑級(jí)根系生物量分配率各不相同，其中粗根生物量分配率最高，粗根和大根生物量分配率之和在70%以上，92%以上根系生物量分布在粗根、大根和中根。對(duì)比不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭同徑級(jí)根生物量分配率可知：粗根、細(xì)根生物量分配率：優(yōu)勢(shì)木>平均木>劣勢(shì)木，而大根、中根、小根生物量分配率的大小順序則正好相反。平均木各徑級(jí)根分配率都處于中間水平，優(yōu)勢(shì)木粗根和細(xì)根分配率較高，細(xì)根是徑級(jí)最小的根系，相同生物量相對(duì)表面積大，是植物根系吸收水分及礦質(zhì)元素的主要部位，較多的細(xì)根可以為地上部分提供更多的水分及養(yǎng)分，因此優(yōu)勢(shì)木可以從土壤中獲得更多的水分和養(yǎng)分，其根系的同化作用強(qiáng)于平均木和劣勢(shì)木。

表5 黃山木蘭根系生物量及分配率

3 結(jié)論與討論

因林木本身及其所處環(huán)境不同，在林木生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)林木分化，通過(guò)分析不同長(zhǎng)勢(shì)的黃山木蘭各器官生物量及其分布規(guī)律，結(jié)果表明：不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭平均胸徑和平均樹(shù)高差異達(dá)到顯著以上水平；不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭各器官生物量和總生物量差異極顯著，各器官生物量及其分配率均表現(xiàn)為：樹(shù)干>樹(shù)根>樹(shù)枝>樹(shù)葉；不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭樹(shù)干、樹(shù)枝、樹(shù)葉生物量垂直分布規(guī)律基本一致，樹(shù)干生物量垂直分布呈金字塔狀，樹(shù)枝、樹(shù)葉生物量垂直方向呈倒三角形分布；各徑級(jí)根生物量總體表現(xiàn)為隨根系徑級(jí)的減小而減少，不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭同徑級(jí)根生物量分配率與生長(zhǎng)勢(shì)有關(guān)，優(yōu)勢(shì)木粗根和細(xì)根分配率較高。對(duì)比不同長(zhǎng)勢(shì)黃山木蘭，可知試驗(yàn)林分在生長(zhǎng)過(guò)程中已出現(xiàn)嚴(yán)重分化，其生長(zhǎng)量和總生物量差異明顯；從作為林木最主要同化器官的樹(shù)葉、細(xì)根生物量及其分配率可知，當(dāng)林分分化后優(yōu)勢(shì)度較高的林木具有更大的生長(zhǎng)潛力。由于黃山木蘭根系發(fā)達(dá)和標(biāo)準(zhǔn)地林分密度大，只進(jìn)行了根系生物量及分配率的分析，其水平和垂直分布情況有待進(jìn)一步研究。

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Distribution Law of Biomass ofMagnoliacylindricaat Different Growth Vigor

Chen Rong
( Forest Resource Management Station in Nanping City, Nanping 353000,China)

Taking artificialMagnoliacylindricain Pushang Forest Farm of Shunchang County as the object,their growth were investigated. The biomass of dominant wood, mean wood and inferior woodand their distribution were analyzed.Resultshows that average DBH ofMagnoliacylindricahavesignificant differencesat different growth vigor, and the difference of average tree height is significantly higher;biomassof various organs ofMagnoliacylindricahave significant differences with total biomass. Appearance of biomassof each organ forMagnoliacylindricaand its allocation rate is: trunk > root > branch > leaves, trunk biomass allocation rate is the largest, more than 60%, while the leaf biomass allocation is less than 2%; the vertical distribution of trunk biomass is like pyramid, and the vertical distribution of biomass of branches and leaves is like an inverted pyramid; the biomass of each root at each diameter class reduce with the decrease of root diameter;the total root biomass of each diameter class is decreased with the decrease of root diameter; the biomass distribution rate ofMagnoliacylindricais related to the growth vigor at the same diameter class.

Magnoliacylindrica; biomass; distribution law

1005-5215(2017)06-0038-03

2017-04-12

陳榮(1981-)，男，福建南平人，工程師，主要從事森林資源管理和營(yíng)造林工作.

Q949.747.1

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.06.015