廣西國有黃冕林場15年生馬尾松生物量的研究

周小琳

摘 要 以廣西國有黃冕林場15年生馬尾松人工林為調(diào)查對象，分析15年生馬尾松林的生物量。結(jié)果表明：馬尾松林分的總生物量主要取決于喬木層，喬木層的生物量主要由平均木來決定，以12～18徑階的馬尾松生物量為主林層，優(yōu)勢木和被壓木都不占優(yōu)勢，同時喬木層的生物量又以樹干為主。

關(guān)鍵詞 馬尾松；生物量；測定

中圖分類號：S791.248 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.14.053

生物量是森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的最好的指標，是森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)劣和功能高低的最直接表現(xiàn)，是森林生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境質(zhì)量的綜合體現(xiàn)[1]。森林群落的生物量是指群落在一定時間內(nèi)積累的有機質(zhì)總量，通常用單位面積或單位時間積累的平均質(zhì)量或能量來表示[2]。林分的生物量通常包含林木的地上部分和地下部分，分為喬木層、灌木層和草本層。

1 試驗樣地及林分概況

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西國有黃冕林場沙塘分場，距離鹿寨縣有30 km，試驗地屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，日照充足，雨水充沛[3]。試驗地海拔350 m，屬低山丘陵地，土層厚度70 cm以上，東南坡向，坡度平緩，土壤pH值4.74，呈酸性。

1.2 林分概況

該實驗選取馬尾松純林作為試驗地，調(diào)查時林分年齡為14年，林分密度為1440株·hm-2，郁閉度為0.8，林分平均樹高為15.1 m，平均帶皮胸徑為14.4 cm。狗脊、鹽膚木、鴨腳木、五節(jié)芒為該林分下的主要植被，林下植被蓋度為55%，林下約有厚度為4～6 cm的枯落物層。

2 材料與方法

2.1 試驗地的設(shè)置與林分調(diào)查

根據(jù)坡位、坡度及坡向相似，而且海拔高度基本相同，分別設(shè)置3塊有代表性的馬尾松人工林試驗樣地，設(shè)定標準地面積為20 m×30 m，分別測定3個標準地各林分樹木的胸徑、樹高和冠幅，依據(jù)測量結(jié)果進行統(tǒng)計分析。

2.2 建立馬尾松生物量的相對生長方程

根據(jù)林木相對生長定律，林木產(chǎn)量與其生長因子存在一定的生長關(guān)系[4]。但由于林木各器官生物量的生長和分配特性的不同，林木個體各組分與林木生長指標胸徑和樹高之間存在的相關(guān)性差異程度也表現(xiàn)不一。在估測林木生物量的過程中，采用多種模擬擬合，依據(jù)各器官與林木生長指標間的相關(guān)程度大小，選擇各自的優(yōu)化方程。

2.3 喬木層生物量測定

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果，選取有代表性的8株徑階依次為8、10、12、14、16、18、20、22的馬尾松平均木作為標準樣木。對8株馬尾松標準木采用分層切割法測定樣木的生物量，即將樣木伐倒，地上部分采用Monsic分層切割法，每2 m為一區(qū)分段，分干材、干皮、活枝、枯枝和葉，地下部分根系采用全根挖掘法，按根蔸、粗根（根系直徑≥2 cm）、中根（0.5～2 cm）、細根（<0.5 cm），野外測定鮮重，采集各組分部分樣品200～300 g，帶回實驗室在85 ℃恒溫下烘干至恒重。同時，多點取樣供測定各器官的含水率、干重，以各器官的平均干重、質(zhì)量來推算喬木層的生物量，測定各器官的含水率及干重，從而計算山標準木的生物量，以推算林分生物量。

2.4 測定林下植被的生物量

分別在標準地內(nèi)設(shè)置面積1 m×1 m的5個小樣方，在設(shè)定好的樣方內(nèi)調(diào)查植物種類、覆蓋度和高度等。林下植被生物量的測定運用樣方收獲法，即樣方內(nèi)草本、灌木在調(diào)查樣方內(nèi)所有植被數(shù)量及種類的基礎(chǔ)上進行收集，其中草本和灌木層分別按地下部分、地上部分進行收集。各層次取樣200～300 g后，帶回室內(nèi)烘干測定含水率，計算各層次的生物量。

3 結(jié)果分析

3.1 建立馬尾松生物量回歸模型

依據(jù)選擇標準木的樹高、胸徑和各器官生物量的數(shù)據(jù)，選擇相對生長式W=a（D2H）b，建立馬尾松各器官的生物量與胸徑、樹高的回歸方程，采用改進單純形法，求參數(shù)a、b的值，進而得到馬尾松喬木層各器官生物量的回歸模型（表1），該模型回歸方程式的相關(guān)系數(shù)均很高，除最低的樹葉相關(guān)系數(shù)0.93外，其他均在0.96%以上，整株的相關(guān)系數(shù)最高，為0.99。整體表明具有良好的相關(guān)性，均可用于計算喬木層的生物量。

3.2 馬尾松單株生物量及其分配

林木的生物量及其分配受馬尾松不同的胸徑大小及生長特性差異的影響。從表1中可以看出，單株馬尾松生物量和林木徑階成正比的關(guān)系，及隨之增大而增大。如表1所示：徑階8、10、12、14、16、18、20、22的標準木生物量分別為188.66 kg、198.83 kg、224.50 kg、258.40 kg、283.09 kg、328.21 kg、392.85 kg和496.00 kg。而除了樹葉生物量外，其他各器官生物量也均隨徑階的增大成遞增狀態(tài)。分析樹葉是受空間密度影響造成種間競爭和光照制約，而使樹葉生物量并未隨徑階的增長而增加。其他器官均隨徑階增大而增大，但所占全株生物量的比例變化趨勢卻不盡相同，如活枝枯枝和樹干等所占比例都出現(xiàn)上下波動的現(xiàn)象。同時，在馬尾松林分各個器官中，干材所占比例最高，葉所占比例最小，以22徑階的馬尾松干材所占比例最大，葉所占比例也最小。再則，地上部分各生物量占全株生物量的比例也與徑階成正比，而地下部分的各器官生物量比例卻和徑階成反比，都是隨徑階增大而減小。

3.2 林下植被的生物量

林下植被在維持土地肥力、促進人工林養(yǎng)分循環(huán)中起到了重要的作用，在人工林生態(tài)系統(tǒng)中是一個重要的組成部分。分析表2中數(shù)據(jù)可見，馬尾松人工林林下植被生物量3個層次之間存在較大的差異，灌木層>凋落物層>草本層，林下植被以灌木層為主，平均占林下植被生物量的67.4%，而灌木層的地上部分平均為5.12 t·hm-2，占總林下生物量的30.7%，生物量最高，草本層平均生物量僅占19.7%。主要因為在林分的生長過程中，林分逐漸郁閉的結(jié)果，造成光照和生長空間不足，抑制了草本類林下植被的生長，因而其生物量較??；灌木類植物生長周期長，受到的影響較小。草本和灌木的生物量都有隨樣地號遞增的規(guī)律，表明其分布極為不均勻，林下植被平均生物量為10.07 t·hm-2，而樣地號生物量最小僅有5.4 t·hm-2，最大的有14.1 t·hm-2，是生物量最小的2.6倍。由于人工林地會在一定程度受人為干預(yù)，且地形和光照分布不均會造成林下植被分布不均，但總體林下植被生長發(fā)育狀況良好。

凋落物層生物量分布較為均勻，最大為7.8 t·hm-2，最小為5.4 t·hm-2，且平均生物量為6.6 t·hm-2。馬尾松人工林林下植被的這種變化規(guī)律有利于改善馬尾松人工林的群落結(jié)構(gòu)、林地土壤肥力及保持生物的多樣性。

4 結(jié)果與討論

馬尾松人工林的單株生物量達到8徑階標準木為188.66 kg，10徑階的為198.83 kg，12徑階的為224.50 kg，14徑階的為258.40 kg，16徑階的為283.09 kg，18徑階的為328.21 kg，20徑階的為392.85 kg，22徑階的為469.00 kg。其中樹干的經(jīng)濟生物量就占了60%以上，而22徑階的最大達到76.40%。干材生物量百分比雖然沒有馬尾松和杉木多，但卻比很多造林樹種都要高，因此馬尾松具有作為工業(yè)用材林的潛力和經(jīng)濟價值，這是同科其他樹種無法相比的。同時林下植被也較為豐富，馬尾松人工林有著較強的自肥能力，有利于林木的生長發(fā)育和森林撫育。

林分群落的總生物量主要取決于喬木層，喬木層的生物量主要由平均木決定，以12到18徑階的馬尾松生物量占優(yōu)勢為主林層，優(yōu)勢木和被壓木都不占優(yōu)勢，同時喬木層的生物量又以樹干為主。馬尾松喬木層總平均凈生產(chǎn)力為5.34 kg·（hm2·a-1），其總凈生產(chǎn)力低于馬尾松和杉木等速生樹種，說明馬尾松雖然是不錯的速生用材造林樹種，干材的生物量百分比比馬尾松和杉木都要高，但是總凈生產(chǎn)力較低，優(yōu)勢不明顯。

參考文獻：

[1] 方磊.馬尾松生物量模型的研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2000.

[2] 王軼夫，孫玉軍.馬尾松生物量模型的對比研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2012，32（10）：29-33.

[3] 陳模芳，丁貴杰，翟帥帥，等.不同馬尾松群落類型的生物量及碳儲量[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2016，36（7）：76-80.

[4] 徐小惠.不同馬尾松群落類型的生物量及碳儲量特點分析[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2017，15（8）：31-32.

（責(zé)任編輯：劉昀）