吊皮錐人工林生物量研究

吳宏揚 梁乃鵬

摘 要：以廣西國有維都林場27年生吊皮錐人工林為試驗對象，采用標準木法、樣方收獲等方法對其生物量的分布情況進行了研究。結果表明：在吊皮錐林木單株生物量分配中，不同徑階各器官生物量均值的大小順序為：樹干（281.28kg·株-1）>枝（136.16kg·株-1）>根兜（97.65kg·株-1）>葉（11.87kg·株-1）>粗根（10.26kg·株-1）>中根（5.84kg·株-1）>細根（4.19kg·株-1）。林分的總生物量為272.57t·hm-2，喬木層的生物量為263.87t·hm-2，占林分總生物量的96.81%;灌木層、草本層及凋落物層的生物量分別為0.26t·hm-2、0.43t·hm-2和8.01t·hm-2。根據(jù)各徑階標準木器官與胸徑（D）、樹高（H）之間的相關關系建立各器官生物量與測樹因子的估測模型，不同徑階各器官生物量擬合方程的決定系數(shù)R2均大于0.9，擬合的模型精度較高，可用于生物量的估算。

關鍵詞：吊皮錐;人工林;生物量

中圖分類號 S79文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）19-0070-04

Study on Biomass of Castanopsis kawakamii Hayata Plantation

WU Hongyang et al.

（Guangxi State owned Weidu Forest Farm，Laibin 546100，China）

Abstract：The biomass distribution of 27-year-old Castanopsis davidiana plantation in Weidu forest farm of Guangxi Province was studied by standardtree method and quadrat harvest method.the results showedthat：inthe biomass allocation of individual plant，the order of biomass mean value of each organ in different diameter classes was：trunk（281.28kg·plant-1）> branch（136.16kg·plant-1）> root pocket（97.65kg·plant-1）> leaf（11.87kg·plant-1）> coarse root（10.26kg·plant-1）> middle root（5.84kg·plant-1）> fine root（4.19kg·plant-1）.The total biomass of the stand was 272.57t·hm-2，that ofthetree layer was 263.87t.hm-2，accounting for 96.81% ofthetotal biomass ofthe stand;the biomass ofthe shrub layer，herb layer and litter layer was 0.26t·hm-2，0.43t·hm-2 and 8.01t·hm-2，respectively.? Accordingtothe correlation betweenthe standard wood organs and DBH（d）andtree height（H），the estimation model of biomass andtree measurement factor of each organ was established.the coefficient of determination ofthe fitting equation of biomass of each organ in different diameter order was greaterthan 0.9，andthe fitting model had high precision and could be used for biomass estimation.

Key words：Castanopsis kawakamii Hayata; Plantation; Biomass

吊皮錐（Castanopsis kawakamii Hayata）為殼斗科常綠高大喬木，是亞熱帶的珍貴樹種之一，具有樹干高大、樹形優(yōu)美、材質優(yōu)良且生長較快等特點，其木材廣泛用于家具生產、建筑材料以及工藝品加工等方面[1-3]。目前，對吊皮錐的研究已取得了一定的成果，主要集中在吊皮錐的育苗[4-5]、種群分布特征[6-8]、生物量[9-10]等方面。吊皮錐在廣西海拔500m以上的石山地區(qū)有一定的天然分布，但由于缺乏吊皮錐人工造林技術的研究，導致目前吊皮錐在南方山地的人工栽培極少。因此，開展對吊皮錐的保護及開發(fā)利用的研究十分有必要。為此，筆者以27年生吊皮錐人工林為試驗對象，開展了吊皮錐人工林生物量的研究，探討吊皮錐人工林在應對氣候變化中的作用，以期通過合理的經(jīng)營提高吊皮錐人工林的生態(tài)功能，為推廣吊皮錐人工林提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗地位于廣西壯族自治區(qū)國有維都林場永?？h堡里鎮(zhèn)造林點（24°47′17.89″N，110°4′4.23″E）。屬亞熱帶季風氣候區(qū)，冬短夏長，氣候溫和，日照充足，雨量充沛。年平均氣溫20.6℃，極端最高溫度40℃，極端最低溫度-3.5℃，≥10℃的年積溫在7100℃以上，年均降雨量1180mm以上，且多集中在5—9月，占全年降雨量的74.1%，年無霜期達322d。試驗地平均海拔504m，平均坡度約25°，土壤則由第3系中的不同母巖和母質發(fā)育而成，山多、丘陵多，屬于典型的喀斯特地貌。以赤紅壤居多，土層平均厚度在80cm以上。所調查林分保存密度為515株·hm-2，林分郁閉度0.85。林分的灌木層以越南懸鉤子（Rubus cochinchinensis）、九節(jié)芒（Psychotria rubra）為優(yōu)勢，少量分布三叉苦（Crescentia alata H.B.K.）、鴨腳木（Schefflera octophy）等;草本層以金毛狗（Cibotium baromerz）、東方烏毛蕨（Blechnum oriental）為優(yōu)勢，少量分布海金沙（Lygodium japonicum）、五節(jié)芒（Miscanthus floridulus）等。

1.2 試驗方法 植物樣品的采集及C含量的測定：在吊皮錐人工林林分內選擇海拔、坡向、坡位等立地條件相同選定3塊面積為400m2（20m×20m）的方形標準地。在每個標準地內以2cm為1個徑階選擇健康無病蟲害、不斷梢的標準木1株。樹干用Monsic分層切割法[28]，用以測定樹干的含水率和樹皮率[11]。根系部分采用全根挖掘法[12]，由樣品干重換算出標準木的生物量，然后建立樹木各組分（樹葉、樹枝、干材、樹皮和樹根）與胸徑的回歸模型，并用擬合的最優(yōu)模型估算林分的生物量[13]。同時進行林下植被生物量、凋落物調查，根據(jù)含水率計算灌草層和凋落物層的生物量[14]。

1.3 生物量計算方法 生物量的計算采用徑階標準木法，在樣地中進行每木檢尺（測量樹高、胸徑），根據(jù)所測林木的胸徑分配徑級并按比例從各徑級中選擇標準木，用標準木的各組成（干、枝、葉、根）的平均生物量乘以樣地中該徑級林木的株數(shù)，各徑級生物量相加后得到樣地的人工林總生物量;灌木層、草本層和凋落物層生物量采用實地收貨法獲得[11]。數(shù)據(jù)整理后用Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)和制作相關圖表，顯著性差異采用 SPSS 19.0軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同徑階單株生物量及分配情況 由表1可知，吊皮錐各器官的生物量隨著徑級的增加而呈現(xiàn)不同程度的增大，其中樹干的增大趨勢最為明顯。22徑階樹干的生物量為189.72kg·株-1，而32徑階樹干生物量達到401.15kg·株-1，后者是前者的2.11倍。由此可看出，在吊皮錐人工林內林分的變化不是很大，林相應較為整齊，樹干生物量的差異受胸徑變化的影響較大。從各徑階不同器官生物量的分布情況來看，樹干所占生物量最大，達51.40%，而樹枝24.88%的生物量均值僅次于樹干，兩者相加為76.28%，占單株生物量均值的絕大部分，說明吊皮錐人工林地上部分生物量較為豐富。各徑階吊皮錐不同器官生物量均值由大到小的順序為：樹干（281.28kg·株-1）>枝（136.16kg·株-1）>根兜（97.65kg·株-1）>葉（11.87kg·株-1）>粗根（10.26kg·株-1）>中根（5.84kg·株-1）>細根（4.19kg·株-1）。27年生的吊皮錐地上、地下生物量比為3.64：1，這與鄭燕明[6]對青鉤拷地上部分和地下部分生物量組成研究結果基本一致。

2.2 生物量相對生長方程的擬合 林木各器官的生長與樹高、胸徑存在著密切的關系。將6個徑階標準木測定數(shù)據(jù)作為樣本單元，運用數(shù)學回歸分析，以林木各器官生物量（W）為因變量，以測樹因子（D2H）為自變量，建立各器官生物量的回歸方程。選用7個經(jīng)驗模型進行擬合[10-12]，篩選出決定系數(shù)R2值最大，F(xiàn)檢驗值最大的擬合方程作為器官生物量生長最優(yōu)回歸模型。擬合結果見表2，不同徑階各器官生物量擬合方程的決定系數(shù)R2均大于0.9。說明吊皮錐各器官生物量的生長、變化與測樹因子（D2H）的關聯(lián)度密切，也較有規(guī)律性，可運用于不同徑階生物量對喬木層生物量的估算。

2.3 吊皮錐人工林各器官生物量的徑階分 根據(jù)不同徑階株數(shù)及生物量，結合生物量擬合方程，推算吊皮錐人工林林分生物量，其結果見表3。從表3可以看出，22徑階的活立木數(shù)量最多（131株/hm2），其次是26徑階為111株/hm2，最少的則是32徑階為51株/hm2。從整體保存株數(shù)來看，隨著徑階的增大，保存株數(shù)逐漸減少。這可能是林分自然稀疏的結果：格氏栲人工林43年生時的林分密度和郁閉度因自然稀疏有所下降[16]。吊皮錐人工林內生物量最大的是26徑階，生物量為54.499t·hm-2，占喬木層生物量的21.05%;生物量最少的是24徑階，生物量為29.067株/hm2，占喬木層生物量的11.23%;而32徑階的生物量為41.174t·hm-2，僅占喬木層生物量的15.91%。由此可知，喬木層各徑階的總生物量并不隨著徑階的增大而比重增加，而是由徑階株數(shù)和和單株生物量共同影響的。林分各徑階地上、地下部分生物量分別為206.75t·hm-2、57.12t·hm-2，分別占喬木層生物量的78.35%、21.65%，相比于46年生灰木蓮13.51%的根系比例[17]。吊皮錐根系發(fā)達，有助于營養(yǎng)物質的吸收，在防風、保持水土、改良土壤方面也有較大的作用。

2.4 吊皮錐人工林林分生物量 林分生物量直接反映了該林分有機質生產和積累水平[17]。從表4可以看出，吊皮錐人工林喬木層的生物量為263.87t·hm-2，占林分總生物量的96.81%，在吊皮錐人工純林中，喬木層占了絕大部分的生物量比例。林下植被是人工林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對于人工林的養(yǎng)分循環(huán)、保持水土、地力恢復以及森林的生物多樣性具有顯著影響。灌木層和草本層的生物量分別為0.26t·hm-2、0.43t·hm-2，所占林分生物量的比例為0.10%、016%，說明林下植被較為稀疏。凋落物層的生物量為8.01t·hm-2，占林分生物量的2.94%。可見，吊皮錐人工林的凋落物較為豐富，有利于林地的養(yǎng)分循環(huán)。

3 結論與討論

由本次試驗可知，吊皮錐單株及各器官的生物量均隨著徑級的增加而呈現(xiàn)出不同程度的增大，林木各器官生物量的大小順序為：樹干>枝>根兜>葉>粗根>中根>細根。

不同徑階各器官生物量擬合方程的決定系數(shù)R2均大于0.9，吊皮錐各器官生物量與測樹因子（D2H）擬合的相對生長模型精度高，說明生物量擬合方程的可靠性高，可運用于吊皮錐各器官生物量的推算。

27年生的吊皮錐人工林林分總生物量為272.57t·hm-2，是殼斗科26年生紅椎純林喬木層的生物量（117.927t·hm-2）[18]的2.07倍，是同立地條件同林齡觀光木人工林生物量（101.26t·hm-2）[11]的2.6倍。其中，喬木層生物量為263.87t·hm-2，占林分生物量的96.81%，地上、地下2個部分分別占林分生物量的75.85%、20.96%。樹干占林分生物量的50.48%、枝和葉占25.37%。吊皮錐的枝葉豐茂，相比于所列2個樹種的生物量極為豐富，在作為生態(tài)林充分發(fā)揮其固碳能力的同時，還能緩解珍貴鄉(xiāng)土樹種的用材需求，為林農帶來一定的經(jīng)濟收入。

灌木層、草本層及凋落物層的生物量分別為0.26t·hm-2、0.43t·hm-2和8.01t·hm-2，分別占林分生物量的0.10%、0.16%和2.94%。林下植被生物量占林分生物量的比重很少，說明林下植被稀疏，這可能是人為除草造成的，林分的高郁閉度、透光性差也對林下植被的生長造成了不可忽視的影響。人工除草并不利于凋落物的積累，透光性差會導致微生物對凋落物分解的速率降低，兩者影響了養(yǎng)分循環(huán)和地力恢復，對人工林的長久發(fā)展不利。因此，可在林分生長過程中，選擇適當?shù)臅r期對林分進行撫育間伐，既可促進林下植被生長，增加生物量，又能促進林地的養(yǎng)分循環(huán)。

林分的生物量受到立地條件、林分密度、林齡、樹種結構，撫育管理等多因素的影響。吊皮錐人工林生態(tài)系統(tǒng)灌木層和草本層生物量占總生物量的比重較?。?.26%），對林地的土壤肥力和可持續(xù)性經(jīng)營并不利。因此，今后可在適當?shù)臓I林階段采取合理的撫育管理措施，促進林下植被的生長，改善地表植被，提高林分植被覆蓋度有利于水土保持;增加凋落物累積量，有助于養(yǎng)分循環(huán)和地力恢復，改善土壤的理化性質，同時能增加人工林生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性，提高林分的穩(wěn)定性。

本研究對象為20世紀80年代種植的吊皮錐人工林，以當時的育苗技術及撫育管理水平，吊皮錐的生物量已優(yōu)于紅椎等樹種，若能選育優(yōu)質良種苗木、加以當今先進的撫育管理方式（如防治病蟲害、施肥、間伐等），應當有助于促進林分的生長、增加生物量。今后進一步加強這方面的研究。

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