拉氏栲人工林生长量·生物量及生产力研究

林明春

福建牛姆林自然保护区管理处，福建永春362600

拉氏栲人工林生长量·生物量及生产力研究

林明春

利用树干解析计算分析福建省牛姆林自然保护区18 a生拉氏栲（Castanopsis lamonteii）人工林的生长量、生物量及生产力特征.结果表明：拉氏栲树高、胸径和材积总生长量分别达到16.4 m，15.85 cm和0.17 m3，期间分别出现5次、3次和1次生长高峰，按生长高峰出现年份先后顺序依次为胸径、树高和材积；树高、胸径连年生长量曲线起伏波动较大，且与平均生长量曲线出现多次相交，材积各生长量曲线变化幅度相对较小；将拉氏栲树高、胸径和材积总生长量与林龄进行回归方程拟合，拟合效果理想；拉氏栲各器官生物量表现为干>枝>根>叶，各器官含水率表现为叶>根>枝>干，单株平均含水率为41.9%；拉氏栲种群生物量为189 133 kg·hm-2，种群净生产力为10507.39 kg· hm-2·a-1.

拉氏栲；生长量；生物量；生产力；牛姆林自然保护区

拉氏栲（Castanopsis lamonteii Hance）属壳斗科（Fagaceae）锥属（栲属）常绿阔叶乔木树种.由于天然林的乱砍滥伐，自然状态下，目前仅零星分布于江西、福建、广东和广西南部海拔200~1000 m以下丘陵地的常绿阔叶林中.拉氏栲具速生特性，干形通直，木材纹理美观且耐湿耐磨，可制作高档家具，又可用作乡土绿化树种和食用菌原料，还可提取栲胶.现如今，拉氏栲天然林资源由于不合理利用已日趋减少，因此，对其展开保护和引种栽培已迫在眉睫.近年来，许多研究者已针对拉氏栲展开较多研究，主要包括生物学特性[1]、分子遗传特征[2]及木材纤维形态和化学成分[3]等方面，但有关拉氏栲人工林的生长量、生物量及生产力方面的研究尚少见报道.拉氏栲萌芽力强，较耐贫瘠，在其他人工纯林下套种拉氏栲，能够有效改善其林分生产力低下、生态系统脆弱的问题[4-6]；树种的速生特性，对南方林区受损景观的修复具有重要意义[1].鉴于此，本文以闽中地区牛姆林自然保护区实验区18 a生拉氏栲人工林为研究对象，以群落调查和树干解析为手段，分析拉氏栲人工林生长量、生物量及生产力特征，以期为拉氏栲人工林的栽培管理提供理论参考.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

福建永春牛姆林自然保护区（25°24′40″~25° 25′15″N，117°55′11″~117°54′29″E）位于南亚热带北缘，属亚热带季风山地气候，年平均气温17~ 18℃，极端最低和最高气温分别为-4℃和28℃，年均有效积温为5700℃以上，年均降雨量约为2200 mm.调查地平均海拔575 m，平均坡度约25°，坡向西北.林地等级为Ⅱ级，林地土壤为山地红壤，土壤母质为沙页岩，土层厚度100~120 cm，腐殖质层厚度约10 cm，土壤水肥较充足.

1992 年春，牛姆林经营所采用福建闽西北地区良种拉氏栲（Castanopsis lamonteii）实生苗，在保护区实验区的杉木林采伐迹地上进行造林试验，造林面积约1.34 hm2，株行距为2m×2m，施基肥过磷酸钙255 kg/hm2，造林后头3 a全面除草抚育各一次，期间未进行间伐.林下植被较少，灌木层以细枝柃（Eurya loquaiana）、黑壳楠（Lindera megaphylla）、粗叶榕（Fi⁃cus hirta）、大果红山茶（Camellia magnocarpa）为优势，草本层以芒萁骨（Dicranopteris dichotoma）、金毛狗脊（Cibotium barometz）、中华里白（Diplopterygium chinense）、深绿卷柏（Selaginella doederleinii）为优势，此外还有零星分布南五味子（Kadsura longipeduncu⁃lata）、南蛇藤（Celastrus orbiculatus）等层外植物.

1.2 研究方法

对造林地中的林木进行每木检尺，测定所有林木个体的树高和胸径，选取生长正常且能代表林分平均水平的标准木3株进行树干解析.解析木截伐前，利用手持罗盘仪确定南北方向后用粉笔标记，同时标记出0 m、0.3 m和1.3 m处的位置，标记完毕后，将解析木在根茎处截断（除去枝桠，保留主干），然后按2 m为一个区分段锯取厚度约5 cm的圆盘并依次做好标记带回实验室.解析木年轮和直径的测判由日本东洋理光器株式会社生产的A-Ⅲ型年轮测定仪完成.样木基本情况见表1.

表1 样木基本情况Tab.1The basic situation of sample trees

对已伐倒标准木地上部分分干、枝、叶，按照“分层切割法”现场称量各器官总鲜重，根部则采用“全挖法”称取鲜重.然后取各样木各器官一定量的鲜重样品，带回实验室，置于鼓风干燥箱内65℃烘干48 h至恒重，计算标准木各器官平均含水率及标准木生物量，推算群落总生物量.

1.3 数据处理

数据的整理、分析及作图在Microsoft Excel 2003中完成，生长模型的拟合则在SPSS 17.0软件中进行.

2 结果与分析

2.1 拉氏栲生物量与生产力

2.1.1 单株各器官含水率与生物量格局

由表2可知，拉氏栲平均标准木各器官生物量格局表现为干>枝>根>叶，其中干生物量所占比例最大，达到66.36%，其次是枝，占17.44%，根和叶所占比例较小，分别为11.98%和4.22%，拉氏栲单株总鲜重为317.50 kg，总干重为184.52 kg；各器官水分分配格局表现为叶>根>枝>干，树体平均含水率为41.9%.

表2 拉氏栲各器官含水率与生物量特征Tab.2The characteristic of each organ moisturecontent and biomass of

表2 拉氏栲各器官含水率与生物量特征Tab.2The characteristic of each organ moisturecontent and biomass of

测定指标干枝叶根总计鲜重/kg干重/kg含水率/% 197.5 122.45 38.0 58.5 32.18 45.0 19 7.79 59.0 42.5 22.10 48.0 317.5 184.52 41.9

2.1.2 拉氏栲生物量与净生产力

种群生物量是指某种群所有个体在单位面积内积累的有机物质总量，可由林分密度与林分平均标准木生物量相乘得出.种群净生产力则指单位时间内该种群生物量增量，是林业上衡量林分生产力高低的指标.由表3可以看出，拉氏栲种群的总生物量及其净生产力分别为189 133 kg·hm-2和10507.39 kg·hm-2·a-1.

表3 拉氏栲种群生物量及净生产力Tab.3The total biomass ofpopulation and net productivity

表3 拉氏栲种群生物量及净生产力Tab.3The total biomass ofpopulation and net productivity

测定指标生物量/（kg·hm-2）净生产力/（kg·hm-2·a-1）根枝叶干总计125511 32984 7985 22652 189133 6972.85 1832.47 443.60 1258.47 10507.39

2.2 拉氏栲生长规律

2.2.1树高生长

从图1中可以看出，拉氏栲准木的高生长与林龄呈正相关，树高总生长量为16.4 m.在18 a期间，拉氏栲的连年生长量起伏波动较大.其中，在1~6 a，生长缓慢，连年生长量为0.20~0.75m；在7~13 a，生长较快，连年生长量为0.55~2.38m，且在第7、9、11 a和13 a出现4个生长高峰，分别为2.19、2.38、1.86、1.17 m；之后14~18 a，生长又趋于平缓，为0.49~ 0.92m，在第16 a出现1个小生长高峰，为0.92 m.拉氏栲的平均生长量仅在第11 a出现生长高峰，为0.92 m，其他年份保持在0.67±0.24 m的平均水平.树高连年生长量和平均生长量曲线发生多次相交，说明拉氏栲引进种苗对造林地水热等气候条件变化较为敏感.

图1 拉氏栲树高生长曲线Fig.1The growth curve of height of

2.2.2 胸径生长

从图2中可以看出，拉氏栲标准木在22 a期间，胸径总生长量达到15.85 cm.在3~5 a，生长较快，连年生长量为0.95~2.73 cm，在第3年出现生长高峰，为2.73 cm；6~18 a，生长趋于平缓，连年生长量为0.45~1.28cm，在第10、18年同样出现两个生长高峰，分别为1.13 cm和1.28 cm；拉氏栲平均胸径生长量在第4年出现生长高峰，为1.04 cm，此后生长量趋于平缓，并保持在0.88±0.03 cm的较低水平.拉氏栲胸径平均生长量曲线在1~5 a峭度较大，说明胸径生长量累积较为迅速，可视为拉氏栲的第一个胸径速生期；此后6~16 a，连年生长量曲线基本低于平均生长量曲线，在17~18 a，连年生长量曲线又超过平均生长量曲线，可视其为第二个胸径速生期.总体上看，拉氏栲胸径还未达到数量成熟龄.

2.2.3 材积生长

从图3中可以看出，拉氏栲标准木在18 a期间，平均单株材积总生长量达到0.17 m3.其总生长量曲线与平均生长量曲线均与林龄呈正相关.拉氏栲平均生长量曲线上升趋势较平缓，其中，在1~13 a材积平均生长量在0.005 m3以下，15~18 a则在0.006~ 0.009m3之间.连年生长量在第13 a出现生长高峰，相对迟于树高、胸径生长高峰出现的年份.18 a内，拉氏栲材积连年生长量曲线均高于平均生长量曲线，说明材积生长也未达到数量上的成熟，但需要进一步研究验证.

图2 拉氏栲胸径生长曲线Fig.2The growth curve of DBH of

图3 拉氏栲材积生长曲线Fig.3The growth curve of timber volume of

2.2.4 生长率

从图4中可以看出，拉氏栲树高和胸径生长率曲线较为接近，说明两者相对生长速度较为接近（生长率是树木相对生长速度的测量指标，由连年生长量与总生长量的比值计算得出），在3~10 a内，两者生长速度较快，生长率分别保持在9%和8.5%以上，最高甚至可达30.65%和41.45%；在11~18 a内，生长速度下降，生长率分别维持在3.52.42%~9.07%和4.44%~8.38%之间的较低水平.材积生长率在3~18 a内均明显高于树高和胸径生长率，在3~12 a内，材积生长速度较快，生长率保持在23.52%~80.45%之间；在13~18 a内，生长速度下降，生长速率维持在18.20%~22.33%之间.材积生长率下降时间迟于树高和胸径生长率.

图4 拉氏栲树高、胸径、材积生长率曲线Fig.4The growth rate curve of height,DBH and timber volume of

2.3 拉氏栲总生长量回归方程

对拉氏栲解析木树高、胸径和材积三个测树因子的总生长量与林龄进行回归方程拟合（见表4），结果显示，各拟合可决系数R2均达到0.970以上，且P< 0.01，说明拟合效果较好，具有一定的实际生产意义.

表4 拉氏栲人工林总生长量回归方程拟合Tab.4Simulated total increment of height,DBH and timber volume ofwith tree age by regression equation

表4 拉氏栲人工林总生长量回归方程拟合Tab.4Simulated total increment of height,DBH and timber volume ofwith tree age by regression equation

测树因子回归方程R2P树高胸径材积H=1.0231T-1.6148 D=0.8824T-0.1462 V=2E-05T3.19460.975 0.986 0.976 0.000 0.000 0.000

3 结论与讨论

1）拉氏栲人工林中，拉氏栲平均标准木各器官生物量表现为干>枝>根>叶，各器官含水率表现为叶>根>枝>干，单株平均含水率为41.9%；拉氏栲种群生物量为189133 kg·hm-2，种群净生产力为10507.39 kg·hm-2·a-1.

2）18 a生拉氏栲树高、胸径、材积总生长量分别达到16.4 m，15.85 cm，0.17 m3，速生特性较明显.其中，树高连年生长量生长高峰分别出现在第7、9、11、13年，峰值最高可达2.38 m；胸径连年生长量生长高峰分别出现在第3、10、18年，峰值最高可达2.73 cm；材积连年生长量生长高峰出现在第13年，为0.017 m3，相对晚于树高和胸径出现的年份.

3）由拉氏栲的生长规律可知，在1~5 a，胸径生长速度较快，树高和材积生长速度缓慢，这可能与拉氏栲的生物学特性有关.刘春华[1]研究表明，拉氏栲在幼林阶段喜侧方荫蔽，成林后才表现出阳性树种的特性.因此，在生长初期，纵向生长速度并不快，更多的是进行横向生长，以保证根系延展，争取更多的水肥空间.针对这一特性，在实际生产经营过程中，可适当增加造林密度，为拉氏栲人工幼林创造更多荫蔽环境.6~13 a，树高和材积生长速度加快，胸径生长速度却有所下降，可将该阶段视为拉氏栲的速生期，向成熟林方向发展的拉氏栲，需光性增强，因此，必须加快自身的纵向生长，竞争更多的光能，该阶段可适当采取整枝间伐措施，减少林分密度，加强水肥管理，保证其养分需求，提高林木质量和产量. 14~18 a，树高生长趋于平缓，胸径和材积生长速度上升，可视为拉氏栲的材积速生期，因此，通过控制林分密度，能够实现拉氏栲规格木的定向培育.实验区拉氏栲人工林的树高、胸径连年生长曲线和平均生长曲线多次相交表明，拉氏栲对供试造林地气候变化较为敏感.另外，18 a生拉氏栲材积连年生长量曲线并未与平均生长量曲线相交表明，拉氏栲还未达到数量成熟龄.

4）拉氏栲树高、胸径生长率曲线较为接近，说明其相对生长速度相似，在前10 a内，生长率相对较高，11 a后生长率下降并趋于平缓；材积生长率明显高于树高、胸径生长率，且生长率下降时间也迟于后两者.

5）利用拉氏栲解析木计算得出的树高、胸径和材积总生长量与林龄进行回归方程拟合表明，各测树因子与林龄之间存在显著相关性（P<0.01）；相关可决系数R2>0.98表明，回归模型具有较大的实际生产意义.参考文献:

[1]

刘春华.拉氏栲栽培生物学特性及人工栽培技术研究[J]. [2]林业勘察设计,2006,15(1):15-17.

王妍,陈辉,陈世品,等.福建壳斗科部分植物染色体计数及[3]核型分析[J].广西植物,2009,29(2):198-201.

林敏,黄宗安,郑生洲,等.拉氏栲木纤维形态特征和化学成[4]分的研究[J].福建林业科技,2002,29(4):13-14,43.

刘春华.马尾松林冠下套种阔叶树种林分的生长效应[J]. [5]中南林学院学报,2006,26(3):47-50.

林德喜,樊后保,苏兵强,等.马尾松林下套种阔叶树土壤理[6]化性质的研究[J].土壤学报,2004,41(4):655-659.

林德喜,樊后保.马尾松林下补植阔叶树后森林凋落物量、养分含量及周转时间的变化[J].林业科学,2005,41(6):7-15.

责任编辑：黄澜

Research on Increment,Biomass and Productivity of Castanopsis Lamonteii Plantation

LIN Mingchun
（Niumulin Nature Reserve Administrative Office of Yongchun，Yongchun 362600，China）

The increment,biomass and productivity of Castanopsis lamonteii plantation in Niumulin Nature Reserve of Fu⁃jian province were studied using method of stem analysis.The results showed that:the height,DBH and timber volume of C. lamonteii have reached 16.4 m、15.85 cm and 0.17 m3.There was 5 pinnacle in height growth,3 pinnacle in DBH growth and 1 pinnacle in timber volume growth,the earliest year of growth pinnacle occurred in order of DBH,height and timber vol⁃ume.The annual growth curve of height and DBH presented large fluctuation,meanwhile,intersected with the average growth curve multiple times,the various growth curve of timber volume was the opposite.Simulated total increment of height, DBH and timber volume of C.lamonteii with tree age by regression equation showed ideal fitting effect.The biomass order of C.lamonteii organs was stem>branch>root>leaf,and the distribution of moisture was leaf>root>branch>stem,the av⁃erage moisture content of single plant was 41.9%.The total biomass of 18-year-old C.lamonteii population was 189 133 kg· hm-2,and its net productivity was 10 507.39 kg·hm-2·a-1.

castanopsis lamonteii；increment；biomass；productivity;Niumulin Nature Reserve

S 792.99

A

1674-4942（2014）04-0416-04

2014-06-07