杉木大徑材林分不同胸徑單株根生物量垂直空間分布特征

林秀華

摘 要：以32年生杉木大徑材林分為研究對象，分析20cm、25cm、30cm 3個(gè)不同胸徑杉木單株不同徑級根生物量及其垂直空間分布特征。結(jié)果表明，隨著杉木胸徑的增長，杉木單株根系總生物量呈逐漸增大的趨勢；杉木粗根總生物量表現(xiàn)為胸徑30cm>25cm>20cm，杉木大根總生物量表現(xiàn)為胸徑20cm>30cm>25cm，杉木中根總生物量表現(xiàn)為胸徑25cm>20cm>30cm，小根及細(xì)根總生物量均表現(xiàn)為30cm>20cm>25cm；隨著土層深度增加，杉木粗根、大根總體上表現(xiàn)為隨著杉木胸徑的增大其根生物量也呈逐漸增加的趨勢，杉木中根在深層土層表現(xiàn)為隨著杉木胸徑增大其生物量呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，杉木小根及細(xì)根總體表現(xiàn)為隨著胸徑增大其生物量呈先降低后上升的趨勢。

關(guān)鍵詞：杉木；胸徑；根；生物量；垂直分布特征

中圖分類號(hào) S79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）12-0085-4

The Vertical Spatial Pattern of Root Biomass of Different Diameters Tree in Chinese-fir Big-diameter Forest

Lin Xiuhua

（National Forest Farm of Youxi County，Youxi 365100，China）

Abstract：Taking 32 year old Chinese fir plantation as the research object， the root biomass and its vertical spatial distribution characteristics of 3 different diameter Chinese fir with different diameter at 20cm， 25cm and 30cm were analyzed. The results showed that the total biomass of root system increased gradually with the increase of DBH. The total biomass of Chinese fir was 30cm>25cm>20cm， and the total biomass of Chinese fir one was 20cm>30cm>25cm. The total biomass of Chinese fir was 25cm>20cm>30cm， and the total biomass of small root and fine root was 30cm>20cm>25cm. With the increasing of soil depth， the root biomass of Chinese fir gradually increased with the increasing of the breast diameter of Chinese fir. The growth of Chinese fir root in the deep layer showed a tendency to increase and then decrease with the increasing of the breast diameter of Chinese fir， and the small root and fine root of Chinese fir increased with the increasing of the diameter of the chest. The biomass of the large scale decreased first and then increased.

Key words：Chinese fir；Diameter；Root；Biomass；Vertical spatial pattern

根是林木最重要的營養(yǎng)器官之一，它不僅起到固土護(hù)土及機(jī)械支撐樹體的功能，而且也是植株吸收土壤水分、養(yǎng)分及同化物分配的重要器官，根系生長過程中各種生理活動(dòng)及死亡后的腐解過程均會(huì)與土壤進(jìn)行物質(zhì)交換與能量流動(dòng)，根系生長的好與壞直接影響著林木的生長[1]。根系生物量不僅與樹種的生物學(xué)特性有關(guān)，而且還與土壤溫度及土壤肥力有直接的關(guān)系[2]。由于林木根較深，根系較龐大，根系研究工作量較大，林木地上部分的研究多于林木地下部分的研究[3-7]。

杉木是我國南方最重要的速生用材樹種之一。在全國各用材林樹種中，杉木人工林的面積、蓄積量和林業(yè)產(chǎn)值均居我國主要造林樹種的前茅。長期以來，木材市場供應(yīng)的杉木材以中徑材為主。隨著人們生活水平的提高，人們對傳統(tǒng)杉木材種的需求發(fā)生了變化，市場急需的杉木大徑材少，高品質(zhì)杉木木材成為供不應(yīng)求的產(chǎn)品。利用現(xiàn)有的中、近成熟林改造成大徑材培育林分是解決目前大徑材市場供給矛盾的最有效途徑之一[8]。林地施肥是中、近成熟林造成大徑材培育林分過程中常用的技術(shù)措施之一。然而，至目前為止，有關(guān)杉木成熟林的根系分布研究尚未見相關(guān)報(bào)道。有鑒于此，本研究以32年生杉木大徑材林分為對象，在林分生長調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析不同胸徑杉木植株的不同徑級根生物量垂直分布規(guī)律，以期為杉木大徑材的定向培育提供理論參考。

1 試驗(yàn)地基本概況

調(diào)查地位于福建省尤溪國有林場古跡口工區(qū)125林班4大班1小班，東經(jīng)118°5′58″，北緯25°57′19″。試驗(yàn)地處戴云山脈北段西部，屬中亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候；年平均氣溫為16～20℃，最高氣溫達(dá)39.6℃，最低氣溫為-4.1℃；年平均降雨量為1599.8mm，年相對濕度為85%，年蒸發(fā)量為138.8mm；無霜期285～320d。試驗(yàn)地海拔275m，坡度28°，坡向?yàn)闁|南坡，土壤為山地紅壤。試驗(yàn)林分為1986年造林，種苗來源為初級種子園種子一年生裸根苗，挖暗穴造林，穴大小為60cm×40cm×30cm，造林密度為3600株/hm2。造林后前2年每年6月份及9月份分別劈草1次，以后每年6月份劈草1次。1996年進(jìn)行第1次撫育間伐，強(qiáng)度為35%；2001年進(jìn)行第2次撫育間伐，強(qiáng)度為36.5%。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置及材料取樣 2016年8月在32年生杉木大徑材林分下坡位設(shè)置3個(gè)20m×20m的臨時(shí)樣地，每個(gè)樣地內(nèi)進(jìn)行每木調(diào)查，分別調(diào)查杉木的胸徑、樹高、枝下高及冠幅。在每個(gè)樣地內(nèi)分別選擇胸徑為20cm、25cm及30cm的健康單株各1株，用挖掘機(jī)在距樹干水平1.50m、深度1.2m挖出其樹根，并分別取0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm、100～120cm不同層次的根系。每一層次根系分別用游標(biāo)卡尺按粗度分級，<0.2cm為細(xì)根，0.2～0.5cm為小根，0.5～2.0cm為中根，2.0～5.0cm為大根，>5.0cm為粗根。各取部分樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，100℃烘干至恒重，計(jì)算其含水率及稱量其絕干重。

2.2 數(shù)據(jù)處理 利用Excel 7.0軟件處理相關(guān)數(shù)據(jù)，利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行差異性分析

3 結(jié)果與分析

3.1 杉木林生長及徑級分布情況 32年生杉木人工林下坡位林分生長及徑級分布情況見表1。從表1可以看出，32年生的杉木人工林平均胸徑為25.63cm，平均樹高為18.69m，蓄積量為524.10m3·hm-2。胸徑小于20cm的杉木占11.1%，胸徑在20～25cm的杉木占22.2%，胸徑在25～30cm的杉木占33.4%，胸徑大于30cm的杉木占33.2%。32年生杉木胸徑在25cm以上的大徑材占66.6%。

3.2 不同胸徑杉木單株根生物量及分配 32年生杉木不同徑級單株根生物量及其分配如表2所示。就不同徑級根生物量而言，在20、25及30cm徑級范圍內(nèi)，隨徑級增大，平均單株粗根生物量呈逐漸上升的趨勢，中根生物量呈先上升后下降的趨勢，而大根生物量、小根生物量及細(xì)根生物量則呈先下降后上升的趨勢；30cm徑級杉木粗根生物量與25cm及20cm徑級粗根生物量相比分別增加了20.60%及35.62%，30cm徑級杉木小根生物量與25cm及20cm徑級小根生物量相比分別增加了32.08%及13.21%，30cm徑級杉木細(xì)根生物量與25cm及20cm徑級細(xì)根生物量相比分別增加了48.00%及16.00%。就根分配率差異而言，25cm徑級及30cm徑級杉木不同徑級根分配率從大到小的順序均體現(xiàn)為粗根>大根>中根>小根>細(xì)根，而20cm徑級杉木不同徑級根分配率從大到小的順序體現(xiàn)為大根>粗根>中根>小根>細(xì)根；就不同胸徑杉木差異而言，粗根的生物量表現(xiàn)為30cm徑級>25cm徑級>20cm徑級，大根及中根生物量表現(xiàn)為20cm徑級>25cm徑級>30cm徑級，小根的生物量分配率表現(xiàn)為20cm徑級>30cm徑級>25cm徑級，細(xì)根的生物量則表現(xiàn)為30cm徑級>20cm徑級>25cm徑級。不同徑級根方差分析結(jié)果表明，同一徑級杉木粗根、大根及中根生物量與小根及細(xì)根相比差異達(dá)極顯著水平，30cm徑級粗根生物量與25cm徑級及20cm徑級生物量相比差異達(dá)顯著水平，30cm徑級及20cm徑級小根、細(xì)根生物量與25cm徑級相比差異達(dá)顯著水平。

3.3 不同胸徑杉木單株不同土層深度根生物量分布 由表3分析可知，32年生杉木林不同胸徑杉木單株隨土層深度的增加，粗根、大根、中根、小根和細(xì)根的生物量均呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢。就不同徑級根生物量垂直空間分布差異而言，胸徑為20cm的杉木單株粗根、大根、中根、小根和細(xì)根最大生物量分別出現(xiàn)在深度為20～40cm、40～60cm、40～60cm、40～60cm和40～60cm的土層，胸徑為25cm的杉木單株粗根、大根、中根、小根和細(xì)根最大生物量分別出現(xiàn)在深度為20～40cm、40～60cm、20～40cm、40～60cm和40～60cm的土層；胸徑為30cm的杉木單株粗根、大根、中根、小根和細(xì)根最大生物量分別出現(xiàn)在深度為20～40cm、20～40cm、20～40cm、40～60cm和40～60cm的土層。同一土層深度不同胸徑杉木單株不同徑級根生物量呈現(xiàn)出較復(fù)雜的變化趨勢。在0～80cm土層范圍內(nèi)，杉木粗根、大根總體上表現(xiàn)為隨著杉木胸徑的增大其根生物量也呈逐漸增加的趨勢；杉木中根在0～20cm土層表現(xiàn)為隨著杉木胸徑增大其生物量呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢，在20～40cm、40～60cm、60～80cm土層表現(xiàn)為隨著杉木胸徑增大其生物量呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢；杉木小根及細(xì)根在0～20cm、20～40cm、40～60cm及60～80cm土層表現(xiàn)為隨著胸徑增大其生物量呈先降低后上升的趨勢。

4 結(jié)論與討論

杉木是一種速生用材樹種。不同杉木生長階段根系生長的好與壞，不僅影響了杉木的抗風(fēng)能力，而且還影響了杉木吸收土壤水分及養(yǎng)分的能力，進(jìn)而影響杉木的正常生長。本研究結(jié)果可知，隨著杉木胸徑的增加，其根總生物量呈增加趨勢；從粗根、大根及中根總生物量上看，30cm胸徑的杉木單株平均絕干生物量為5.72kg，25cm胸徑的杉木單株平均絕干生物量為5.26kg，20cm胸徑的杉木單株平均絕干生物量為5.02kg，根支撐樹體的能力加強(qiáng)。

隨著杉木連栽代數(shù)的增加，林地的養(yǎng)分含量呈現(xiàn)下降的趨勢，林地施肥成為了營建杉木速豐林的最重要營林措施之一[9，10]。培育杉木大徑材，除了造林時(shí)的遺傳控制、立地控制以及經(jīng)營過程中的密度控制和生態(tài)系統(tǒng)管理外，林地施肥也是培養(yǎng)杉木大徑材林分的重要措施。長期以來，由于培養(yǎng)目標(biāo)不明確，杉木人工林的施肥主要集中在幼齡林階段，而對中齡林、近成熟林甚至成熟林的的施肥較少[8]。生產(chǎn)實(shí)踐表明，杉木中齡林、近成熟林甚至成熟林的施肥，有利于提高杉木大徑材的產(chǎn)量及大徑材的出材率。從研究結(jié)果可知，當(dāng)杉木胸徑達(dá)到20cm時(shí)，杉木平均單株小根絕干生物量達(dá)到0.46kg，細(xì)根生物量達(dá)到0.21kg；當(dāng)杉木胸徑達(dá)到25cm時(shí)，杉木平均單株小根及細(xì)根絕干生物量呈現(xiàn)下降趨勢，此時(shí)小根絕干生物量為0.36kg，細(xì)根生物量為0.13kg；當(dāng)杉木胸徑達(dá)到30cm時(shí)，杉木平均單株小根及細(xì)根絕干生物量又呈現(xiàn)增大趨勢，此時(shí)小根絕干生物量為0.53kg，細(xì)根生物量為0.25kg。因此，在培育杉木大徑材時(shí)，中齡林及成熟林建議施肥的林齡為16～18年生及26～28年生。此外，就小根及細(xì)根不同土層深度生物量分布而言，20～60cm土層深度20cm胸徑杉木小根及細(xì)根生物量占整個(gè)土層的63.04%及57.14%，20～80cm土層深度30cm胸徑杉木小根及細(xì)根生物量占整個(gè)土層的71.70%及68.00%，因此，在杉木林開溝施肥時(shí)，溝的深度達(dá)20cm即可。至于施肥量，還應(yīng)綜合考慮立地條件、林分的發(fā)育階段、林分的密度等因素，確定合理的施肥量。

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（責(zé)編：張宏民）