桤木生物量及根系分布规律

王海风， 肖兴翠， 龚细娟， 梁丽容， 康伟静

(1.泰格林纸集团茂源林业科研中心， 湖南 岳阳 414002； 2.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004)

桤木生物量及根系分布规律

王海风1， 肖兴翠2*， 龚细娟1， 梁丽容1， 康伟静1

(1.泰格林纸集团茂源林业科研中心， 湖南 岳阳 414002； 2.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004)

采用全部、分层挖取法，研究洞庭湖区9年生桤木人工林的生物量及根系分布规律。结果表明：桤木单株生物量为44.39kg/株 ，各器官生物量大小排序为树干>树根>树枝>树皮>树叶；林分总生物量为96.06t/hm2；林分净生产力为10.67 t/(hm2·年)。桤木根系发达，根深60～80cm；根系中以根桩和粗根的生物量所占的比例最大，两者之和占根系总生物量的84.27%。在垂直分布上，根系主要分布在0～40cm的土层中，其生物量占根系总生物量的84.51%。在水平分布上，根系主要分布在离树桩0～50cm的范围内，其生物量占根系总生物量的84.49%；特别是粗根，其生物量占根系总生物量的29.47%；菌根的生物量占根系总生物量的0.39%，主要分布在离树桩50～100cm的范围内，该区域根系的生物量占菌根总生物量的70.97%。

桤木； 根系； 生物量； 分布； 生产力

植物的生物量是指生态系统中积累的植物有机物总量。根系是林木最重要的营养器官，对林木的地上部分起着固定和机械支撑作用。根系从土壤中吸收养分和水分，通过呼吸和周转，消耗光合产物并向土壤输入有机质，对林木生长起着决定性作用，在发挥林木功能和森林生态系统能量流动以及物质循环中扮演重要角色[1]。从20 世纪中期以来，随着人类对生物地球化学循环过程的重视，森林根系的研究渐渐受到关注。它的研究加深了人们对森林生态系统功能和效益的了解[2]。桤木是一种良好的造纸用材[3]，在丘陵区不耐干旱，但耐一定的水湿[4-5 ]。一些学者已经对3 年生川滇桤木个体间生物量差异[6]、桤木不同年龄阶段的生物量[7-8]、湘北低丘及花垣不同立地条件的生物量及生产力[9]以及湘北低丘四川桤木人工林根系空间分布特征[10]、不同龄林桤木根系生物量及根系中的大量及微量元素进行了研究[11]，但对桤木在平原区的生物量及根系分布规律研究未见报道。为了丰富洞庭湖区造林树种，解决杨树单一树种造林带来的病虫害严重的问题，我们在洞庭湖区开展了桤木造林试验，并对9年生桤木生物量及根系分布规律进行了研究，以为桤木人工林的经营管理提供参考。

1 试验地概况

试验地位于岳阳市君山区柳林洲镇垸内。该地区年平均气温16.8℃，全年无霜期281d，年降水量1237.9mm，年相对湿度80%；属亚热带季风湿润气候区，春季多雨，秋季多旱，夏季酷热，冬无严寒。试验地地面高程约为29.0m，土壤为河湖冲击物发育而成的潮土； pH值8.2，土层较深厚，肥力中等，质地较粘重，易板结。根据君山区地下水位观测站2009—2012年观测的地下水位数据，试验地的地下水位11月至翌年3月基本为80～100cm，4—10月为50～80cm。造林时间为2003年3月，初植密度为2m×2m，2490株/hm2；调查时间是2012年5月，树龄9年，保存率为86.91%，平均胸径11.85cm，平均树高13m，平均冠幅1.8m。

2 研究方法

2.1地上部分生物量调查

根据每木调查结果，选取3株标准木，实测胸径及树高后伐倒，以2m为区分段进行分层切割，测定样木地上部分各器官(干、皮、枝、叶)的鲜重，并分别抽取不同器官的样品各200g，其中树干、树皮的抽样方法是在每一区分段取200g，再均匀混合，再按四分法取样；树枝的抽样方法是在4个方向分别取粗、细枝各200g，混合均匀后随机取样；树叶的抽样方法是在混合均匀的树叶堆里面取样800g，再按四分法取样。然后将各样品置于105℃恒温箱内烘干至恒重，计算含水率及各器官的干重生物量。

2.2根系调查

在参考王成等[13]分类办法的基础上，对选取的3株标准木结合根系挖掘和调查中的实际情况，将不同大小的根系分为细根(根径 <0.2cm)、小根(根径0.2～0.5cm)、中根 (根径0.6～1.0cm) 、粗根(根径大于1.0cm) 和根桩5类。采用全根挖掘法，以树桩为中心，向外1 m宽挖1个圆形剖面，然后分0～20cm、21～40cm、 41～60cm、>61cm的层次分别用锄头尽可能挖掘出全部根系，仔细清理干净后再将根系按直径大小分级，然后称其鲜重。每1株取样200g，重复3次。将样品置于105℃烘箱内烘干至恒重，计算含水率及根系的干重生物量。

2.3数据处理

采用 EXCEL软件进行数据处理[12]。

3 结果分析

3.1桤木生物量构成

桤木单株生物量和林分生物量、生产力见表1。

表1 9年生桤木人工林生物量、生产力及各器官所占比例Tab.1 Thedistributionofthebiomassandproductivityof9-year-oldAlnuscremastogyneplantation器官单株林分林分生物量(kg)所占比例(%)生物量(t/hm2)所占比例(%)生产力(t/(hm2·年))所占比例(%)树干25.4557.3355.0857.336.1257.33树枝5.6312.6812.1812.681.3512.68树皮4.5810.329.9110.321.1010.32树叶0.861.941.861.940.211.94树根7.8717.7317.0317.731.8917.73合计44.3910096.0610010.67100

由表1可知： 9年生桤木单株生物量为44.39kg/株，由树干、树皮、树枝、树叶、树根的生物量构成，分别为25.45、4.58、5.63、0.86和7.87kg/株，其中树干生物量所占的比例最大，占总生物量的57.33%；其次是树根，占总生物量的17.73%；树叶所占比例最小，仅占总生物量的1.94%；各器官生物量大小排序是树干>树根>树枝>树皮>树叶。桤木林分总生物量为96.06t/hm2，其中树干生物量最大，为55.08t/hm2；其次是树根的生物量，为17.03t/hm2；最小的是树叶的生物量，为1.86t/hm2。桤木林分净生产力为10.67t/(hm2·年)，其中树干生产力最大，为6.12t/(hm2·年)，占林分总生产力的57.33%。

3.2桤木根系生物量分布规律

3.2.1 根系生物量的垂直分布规律 桤木根系生物量垂直分布规律见表2。

表2 9年生桤木不同径级根系生物量垂直分布Tab.2 Theverticaldistributionofthedifferentdiameterrootsbiomassof9-year-oldAlnuscremastogyne根系根系深度(cm)小计0～2021～4041～60>61生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)根桩2.09926.671.32216.800.2983.780.0730.93.79248.17粗根0.80810.271.61420.510.4195.32002.84136.10中根0.0560.710.1972.500.1191.52000.3724.73小根0.0730.930.1191.510.1101.39000.3023.83细根0.1762.240.1592.020.1982.52000.5336.78菌根0.0190.240.0090.110.0030.04000.0310.39总根量3.23141.063.42043.451.14614.570.0730.927.870100

由表2可知： 桤木根系发达，具有根瘤或菌根，主根深60～80cm，侧根极其发达。根系中根桩的生物量和所占比例最大，其生物量为3.792kg，占根系总生物量的48.17%；其次是粗根，其生物量为2.841，占根系总生物量的36.10%。各径级根系生物量所占比例大小排序是根桩(48.17%)>粗根(36.10%)>细根(6.78%)>中根(4.73%)>小根(3.83%)>菌根(0.39%)。在垂直分布上，9年生的桤木根系主要集中在0～40cm的土层中，其生物量占根系总生物量的84.51%；其中21～40cm土层中根系最多，其生物量占根系总生物量的43.45%，这层根系中又以粗根最多，其生物量占粗根总生物量的56.81%。随着土层深度的变化，桤木根系的总生物量表现出由上而下(除0～20cm外)明显递减的现象，但不同径级的根系，其变化幅度有所不同，其中细根的生物量反而有所增加，这是因为表土层中有丰富的有机质和营养物质，根系出现了趋肥性的缘故；60cm以下根系分布很少，主根深度仅为60～80cm左右，根系分布较浅，这可能是与4—10月桤木根系处于生长期，而此期间林地的地下水位较高(50～80cm)有一定的关系。

3.2.2 根系生物量的水平分布规律 桤木根系生物量水平分布规律见表3。

表3 9年生桤木不同径级根系生物量水平分布Tab.3 Thehorizontaldistributionofthedifferentdiameterrootsbiomassof9-year-oldAlnuscremastogyne根系水平分布(cm)小计0～5050～10生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)生物量(kg)所占比例(%)根桩3.79148.17003.79148.17粗根2.31929.470.5226.632.84136.10中根0.1722.190.2002.540.3724.73小根0.1201.520.1822.310.3023.83细根0.2383.030.2953.750.5336.78菌根0.0090.110.0220.280.0310.39总根量6.64984.491.22115.517.870100

由表3可见，在水平分布上，9年生的桤木根系主要分布在0～50cm的范围内，占根系总生物量的84.49%，其中粗根占29.47%；菌根主要分布在离树桩0～100cm范围内，其中50～100cm范围内最多，占菌根总生物量的70.97%。

4 结论与讨论

(1) 9年生桤木人工林单株生物量为44.39kg/株，其中树干的生物量最大，为25.45kg/株，占单株总生物量的57.33%；其次是树根的生物量，为7.87kg/株，占单株总生物量的17.73%；各器官生物量大小排序是树干>树根>树枝>树皮>树叶；林分总生物量为96.06t/hm2，林分净生产力为10.67t/(hm2·年)，其中树干林分生产力最大为6.12t/(hm2·年)，占林分生产力的57.33%。

(2) 桤木根系发达，具有根瘤或菌根，主根深60～80cm，这可能与林地的地下水位较高有一定的关系。9年生桤木根系中以根桩和粗跟的生物量所占比例最大，两者之和占根系总生物量的84.27%；各径级根系生物量所占比例大小排序是根桩>粗根>细根>中根>小根>菌根；在垂直分布上，根系主要分布在0～40cm的土层中，该土层中根系的生物量占根系总生物量的84.51%，其中以21～40cm土层中的根系生物量最大，占根系总生物量的43.45%；在水平分布上，根系主要分布在距树干0～50cm的范围内，其生物量占根系总生物量的84.49%，菌根主要分布在离树桩50～100cm范围内，其生物量占菌根总生物量的70.97%。一般树木的根系呈倒金字塔分布，由上到下逐渐递减，但桤木的根系在0～20cm表土层中根系的生物量所占比例(41.06%)较21～40cm土层中根系的生物量所占比例(43.45%)少，这可能是因为在桤木生长过程中，鱼塘的淤泥抽放到林地表面使其表土多了一层沉积物的缘故。

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(文字编校： 唐效蓉)

BiomassandrootdistributionofAlnuscremastogyneplantation

WANG Haifeng1, XIAO Xingcui2*, GONG Xijuan1, LIANG Lirong1, KANG Weijing1

(1.Tiger Forest & Paper Group Co., LTD., Yueyang 414002, China; 2.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

The biomass and root distribution of 9-year-oldAlnuscremastogyneplantation were studied in Dongting Lake area using hierarchical digging method.The results showed that,the biomass was 44.39kg per plant with the organs biomass order for stem> roots>branch>bark>leaf.The forest biomass was 96.06t/hm2, and the annual net productivity was 10.67t/(hm2·a).The root system ofAlnuscremastogynedeveloped with depth 60～ 80cm.The proportion of pile and coarse root were the most in the total roots biomass, which reached 84.27%.In vertical distribution, root mainly distributed in 0～40cm soil layer,its biomass was 84.51% of the total root biomass.In horizontal distribution,root mainly distributed in vitro stump within the range of 0～50cm,accounting for 84.49% of the total root biomass, especially coarse roots, accounted for 29.47% of the total root biomass.The biomass of the total amount of root rhizobia accounted for 0.39% of the total root biomass, mainly distributed in the 50～100cm range from stump level, in which the biomass of root accounted for 70.97% of the biomass of the total amount of root rhizobia.

Alnuscremastogyne; root; biomass; distribution； productivity

2012-03-14

2013-05-10

湖南省科技厅重点项目“优质纸浆材新品种选育”(05 NK 2003)。

王海风(1980-)，男，河南省范县人，助理工程师，本科，主要从事森林培育及森林保护方面的研究。

* 为通讯作者

S792.14

A

1003-5710(2013)03-0039-04

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2013. 03. 010