不同結(jié)構(gòu)落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力特征

摘 要 落葉松天然林作為森林系統(tǒng)的重要組成部分，其生物量及生產(chǎn)力在不同林分結(jié)構(gòu)下具有不同表現(xiàn)。以甘肅省甘南州卓尼縣落葉松為主要研究對象，通過落葉松解析木數(shù)據(jù)，對不同林分結(jié)構(gòu)下的落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力特征進(jìn)行分析，以確定合理的落葉松林分結(jié)構(gòu)，促進(jìn)落葉松天然林更新和發(fā)展。試驗結(jié)果表明，不同林型結(jié)構(gòu)及林分密度下的落葉松生物量及生產(chǎn)力均存在差異，草類-落葉松的生物量及生產(chǎn)力優(yōu)于蘭花-落葉松，35～47年生草類-落葉松的生物量及生產(chǎn)力優(yōu)于54～63年生草類-落葉松。不同林分密度下，35～47年生草類-落葉松最大生物量為2 358株·hm-2，最大生產(chǎn)力為982株·hm-2；55～64年生草類-落葉松最大生物量和生產(chǎn)力均為2 044株·hm-2；53～62年生蘭花-落葉松最大生物量和生產(chǎn)力為1 690株·hm-2。

關(guān)鍵詞 落葉松；林分結(jié)構(gòu)；生物量；生產(chǎn)力；甘肅省甘南州卓尼縣

中圖分類號：S791.22；S718.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.04.032

近年來，全球氣候變化對森林生物產(chǎn)生了較大影響，為合理開發(fā)、利用森林資源，須加大對森林生物量及生產(chǎn)力的研究力度。目前，相關(guān)研究者主要對森林生產(chǎn)量動態(tài)和分布格局進(jìn)行研究，關(guān)于林分結(jié)構(gòu)對落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力特征的研究較少。筆者主要以草類-落葉松、蘭花-落葉松兩種林型為主要研究對象，分析天然林生物量及生產(chǎn)力特征，進(jìn)而為落葉松天然林高產(chǎn)經(jīng)營奠定堅實基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)域

試驗地為甘肅省甘南藏族自治州卓尼縣某林場，位于甘肅省甘南藏族自治州東南部，地處東經(jīng)102°46′～104°02′，北緯34°10′～35°10′，屬高原性大陸氣候，寒冷濕潤，四季不明，年日照時間2 450.4 h，年平均氣溫5.6 ℃，年降水量487.1 mm，無霜期114 d。林場內(nèi)以落葉松林為主，林型有草類-落葉松林、蘭花-落葉松林，林下植物有蘭花等[1]。

1.2 試驗設(shè)計

以甘肅省甘南州卓尼縣某林場的落葉松為主要研究對象，該林場林型主要為草類-落葉松林（Ⅰ型）、蘭花-落葉松林（Ⅱ型）。設(shè)置五邊形樣地，樣地直徑40 m，五邊形樣地內(nèi)設(shè)置9個樣圓，樣圓直徑6 m，相鄰樣圓間保持4 m距離，樣地排列按照從中央向四周的方向進(jìn)行排列，共計16塊樣地，樣地概況見表1。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 解析木數(shù)據(jù)測定

試驗于2021年10月上旬開展，在樣地內(nèi)對樹高、冠幅、胸徑、枝下高、林下植被、土壤等進(jìn)行調(diào)查測量。從每個樣地中選擇不同類型的林木，采用定量和定性相結(jié)合的方法，在每木檢尺的基礎(chǔ)上，選出優(yōu)勢木（生長良好，無病蟲害，胸徑和樹高最大）、平均木（生長尚好，無病蟲害，胸徑和樹高接近于平均林高和胸徑）、被壓木（生長良好，無病蟲害，胸徑和樹高落后平均林高和胸徑），其中平均樹高為15 m、平均胸徑為14.5 cm。每個樣地的優(yōu)勢木、平均木和被壓木各1株，共48株，然后進(jìn)行樹干解析。

1.3.2 生物量數(shù)據(jù)測定

采用常規(guī)方法對生物量進(jìn)行測定。根據(jù)落葉松解析木數(shù)據(jù)，結(jié)合生物量模型，對樹干、枝、葉的生物量進(jìn)行測定。

1）在測定樹干生物量時，取樣地內(nèi)具有代表性的樹干，將其按1 m分段，先測定樹干鮮質(zhì)量，帶回實驗室后測定其干質(zhì)量，根據(jù)不同分段含水量計算樹干生物量，樹干生物量計算公式為

WD=1.363 1×10-5×（D2H）1.054 5（1）

式中：WD表示落葉松單株帶皮樹干重，t；D表示胸徑，cm；H表示樹高，m。

2）在測定枝、葉生物量時，取樣地內(nèi)具有代表性的樹冠，分上中下3層，每層按照東南西北4個方向進(jìn)行取枝，各截取2個標(biāo)準(zhǔn)枝（1 m），剝?nèi)∑渖先咳~片，帶回實驗室后測定干質(zhì)量。枝生物量計算公式為

Wl=3.042 99×10-5×（d2l）1.010 6（2）

式中：Wl為落葉松枝的干重，t；d表示落葉松枝莖，cm；l表示落葉松枝長，m。

葉生物量計算公式為

Wsi=1.654 1×10-5×（d2l）0.634 3（3）

式中：Wsi表示落葉松葉的干重，t，d表示落葉松枝莖，cm；l表示落葉松枝長，m。

1.3.3 落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力在不同林分密度下的數(shù)據(jù)測定

為充分考慮林分密度對生物量的影響，將2種林型密度劃分為3個密度水平，即＜1 000株·hm-2，

1 000～2 000株·hm-2、2 000～3 000株·hm-2，并按照林分每公頃胸高斷面積（或蓄積）與相同離地條件下標(biāo)準(zhǔn)計算林分每公頃胸高斷面積（或蓄積）之比，確定具體的林分密度。計算公式為

（4）

式中：G林和M林分別表示的是林分每公頃胸高斷面積和蓄積，G標(biāo)和M標(biāo)分別表示的是標(biāo)準(zhǔn)林分每公頃胸高斷面積和蓄積，株·hm-2。

1.4 數(shù)據(jù)分析

通過Excel 2010軟件統(tǒng)計試驗處理，采用SPSS 14.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計[2-3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 落葉松天然林解析木在不同林型下的表現(xiàn)

由表2可知，林型Ⅰ優(yōu)勢木占比為55.5%，林型Ⅱ優(yōu)勢木的占比為57.1%，二者差距較小。除樣地1和樣地3外，其余優(yōu)勢木樣地的胸徑均大于等于9.5 cm。

在樹高方面，林型Ⅰ的平均樹高為10.7 cm，林型Ⅱ的平均樹高為10.0 cm，林型Ⅱ的樹高高于林型Ⅰ，二者無顯著差異。在生物量方面，林型Ⅰ的干、枝、葉的平均生物量分別為0.019 t、0.004 t、0.001 t，林型Ⅱ的干、枝、葉的平均生物量分別為0.022 t、0.003 t、0.001 t，林型Ⅱ的干、枝、葉生物量均高于林型Ⅰ，二者無顯著差異。

2.2 落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力在不同林型下的表現(xiàn)

針對草類-落葉松林，為便于分析，將35～64年

生草類-落葉松林劃分兩個階段，即35～47年生草類-落葉松林、50～64年生草類-落葉松林。由表3、表4、表5可知，35～47年生草類-落葉松林、50～64年生草類-落葉松林、53～62年生蘭花-落葉松林平均總生物量及各器官生物量在不同林型下具有不同表現(xiàn)。與53～62年生蘭花-落葉松林的平均總生物量相比，35～47年生、50～64年生草類-落葉松林的平均總生物量較高，分別高18.0%、6.9%；與53～62年生蘭花-落葉松林的生產(chǎn)力相比，35～47年生、50～64年生草類-落葉松林的生產(chǎn)力較高，分別高66.13、4.84%。在干生物量方面，35～47年生、50～64年生草類-落葉松林分別比53～62年生蘭花-落葉松林低16.85%、2.90%；在枝生物量方面，35～47年生草類-落葉松林比53～62年生蘭花-落葉松林高92.31%，50～64年生草類-落葉松林比53～62年生蘭花-落葉松林高18.27%；在葉生物量方面，35～47年生草類-落葉松林比53～62年生蘭花-落葉松林高71.79%，50～64年生草類-落葉松林比53～62年生蘭花-落葉松林高12.82%。與蘭花-落葉松天然林相比，草類-落葉松天然林平均總生物量及生產(chǎn)力較高。針對草類-落葉松生物量及生產(chǎn)力，35～47年生草類-落葉松生物量及生產(chǎn)力高于55～64年生草類-落葉松生物量及生產(chǎn)力。

2.3 落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力在不同林齡下的表現(xiàn)

由表3、表4、表5可知，在不同林齡下落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力具有不同表現(xiàn)，落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力隨著林齡增大具有較大的變化，無明顯規(guī)律；不同樣地的生物量存在較大差異，分析可能是受立地條件等因子影響。如樣地4和樣地5的林齡、樣地3和樣地7的林齡相同，但由于林型不同，其生物量及生產(chǎn)力存在差異。對比不同林齡下的草類-落葉松和蘭花-落葉松生物量和生產(chǎn)力，60林齡下的草類-落葉松總生物量最高，為75.81 t·hm-2，生產(chǎn)力為1.24 t·hm-2·a-1，61林齡下的蘭花-落葉松總生物量最高，為61.39 t·hm-2，生產(chǎn)力為0.99 t·hm-2·a-1。由此可見，草類-落葉松要優(yōu)于蘭花-落葉松。

2.4 落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力在不同林分密度下的表現(xiàn)

由圖1、圖2、圖3可知，在不同林分密度下不同林齡的落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力具有不同表現(xiàn)，不同林齡的落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力隨著密度的增大具有較大的變化，無明顯規(guī)律。35～47年生草類-落葉松最大生物量出現(xiàn)在2 358株·hm-2，最大生產(chǎn)力出現(xiàn)在982株·hm-2；55～64年生草類-落葉松最大生物量和生產(chǎn)力均出現(xiàn)在2 044株·hm-2；53～62年生蘭花-落葉松最大生物量和生產(chǎn)力均出現(xiàn)在1 690株·hm-2。

3 結(jié)論與討論

落葉松天然林是甘肅省甘南州卓尼縣重要的樹種之一，也是甘肅省甘南州卓尼縣需要重點保護(hù)的天然林品種。為促進(jìn)落葉松天然林的更新和發(fā)展，須掌握不同結(jié)構(gòu)落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力的特征。通過本次試驗，了解到不同林型結(jié)構(gòu)及林分密度對落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力特征具有不同影響[4]。草類-落葉松總生物量與生產(chǎn)力均高于蘭花-落葉松林，除干生物量外，草類-落葉松的枝、葉生物量均高于蘭花-落葉松林；35～47年生草類-落葉松最大生物量出現(xiàn)在2 358株·hm-2，最大生產(chǎn)力出現(xiàn)在982株·hm-2，55～64年生草類-落葉松最大生物量和生產(chǎn)力均出現(xiàn)在2 044株·hm-2，53～62年生蘭花-落葉松最大生物量和生產(chǎn)力均出現(xiàn)在1 690株·hm-2。表明不同林型、不同林齡、不同林分密度對落葉松天然林生物量及生產(chǎn)特征具有不同影響。因此，需合理設(shè)置落葉松天然林結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)落葉松天然林的更新和發(fā)展[5]。但不同結(jié)構(gòu)落葉松天然林受到的影響因素較多，機(jī)理復(fù)雜，還需進(jìn)一步探討不同結(jié)構(gòu)落葉松天然生物量及生產(chǎn)力的特征。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：張春雨）