福建柏7种混交模式林分生物量分配格局与生产力比较研究

李肇锋，黄碧华，傅成杰，郑郁善,3

（1.福建林业职业技术学院，福建 南平 353000；2.福建省林业科技试验中心，福建 漳州 363600；3.福建农林大学林学院，福建 福州 350002）

福建柏7种混交模式林分生物量分配格局与生产力比较研究

李肇锋1，黄碧华2，傅成杰1，郑郁善1,3

（1.福建林业职业技术学院，福建 南平 353000；2.福建省林业科技试验中心，福建 漳州 363600；3.福建农林大学林学院，福建 福州 350002）

摘要：以福建柏7种不同混交模式的混交林为研究对象，通过标准地选择调查和室内实验相结合的方式，对比传统杉木纯林，分析混交林分生物量分配格局和林分生产力，以期找到最优的福建柏混交模式。结果表明：混交模式福建柏×火力楠混交林总生物量最大（138.31 t/hm2），其次为混交模式福建柏×火力楠×杉木(116.10 t/hm2)混交林，最低为杉木纯林(73.21 t/hm2)；乔木层生物量，混交模式福建柏×火力楠混交林最大（133.23 t/hm2），其次为混交模式福建柏×火力楠×杉木(112.37 t/hm2)，最低的是杉木纯林（52.43 t/hm2）；混交模式福建柏×火力楠混交林林分生产力最大，其次为混交模式福建柏×火炬松×杉木，最差的是杉木纯林。综合比较分析，初步得出福建柏×火力楠是福建柏混交林最优的混交模式。

关键词：福建柏；混交林；生物量；分配格局；生产力

福建柏（Fokienia hodginsii(Dunn)Henry et Thomus），别名建柏、滇柏，属于柏科福建柏属，国家珍稀濒危二级保护植物[1]，分布于福建、浙江、广东、江西、湖南、贵州、广西、四川及云南等地[2]，树干通直，木材淡红褐色，材质好，纹理细致美观，色泽美丽，有弹性，易加工，耐腐，抗虫蛀，材面不漆就有光泽，是我国珍贵的高级用材树种，具有丰富的生态价值和药用价值，又因树形优美，四季常绿，也常作为庭园观赏树种使用。其适应性强，生长速度快，对立地要求不太严格，在中等或较差的立地条件下，福建柏的生长速度比杉木更快，凋落物归还量大，易分解，具有较高的培肥能力，是发展前景广阔的重要用材树种，为我国南方常用造林树种之一。人工林地力衰退是困扰当前林业界的重大问题之一，而营造混交林是防治地力衰退的重要措施[3]。福建柏可与多种树种混交成林，其营造的混交林效果好，关于福建柏混交林生长与生态效应、水源涵养、培肥土壤等方面研究已有陆续报道[4-12]。本研究以福建柏与木荷、火炬松、杉木、火力楠、湿地松等伴生树种作为参试树种，进行混交造林试验。本文通过对不同混交模式的福建柏混交林分的生物量和生产力进行调查与分析，试图找出一种最优的福建柏混交模式和合理的伴生树种，为具体生产实践提供科学依据。

1　试验地概况

试验地设置在福建省国有南靖林场小山城工区，地理位置为北纬24′26″~24′59″、东经117′00″~117′36″。地势由西北向东南倾斜，依次分为中低山、丘陵、台地和河谷平原4个地貌类型区，以丘陵山地为主。气候温和，雨量充沛，四季常青，为典型的南亚热带海洋性季风气候。年平均气温17.0~21.4℃，1月平均气温4~8℃，极端低温-2.0℃，7月平均气温29~34.4℃，极端高温40.5℃；无霜期321 d，年平均降水量1 580~1 880 mm，年平均相对湿度为79%，土壤以河岩母质上发育的山地酸性粗骨性红壤为主，土层中厚至深厚，肥力较低。林下植被以芒萁骨和桃金娘为主，其次有东方乌毛蕨、鹅掌柴、野牡丹等。

2　研究方法

2.1标准地选择

本试验地建立于2003年初，不同混交模式有福建柏×木荷(h-1)、福建柏×火炬松×杉木(h-2)、福建柏×火力楠(h-3)、福建柏×火力楠×杉木(h-4)、福建柏×湿地松(h-5)、福建柏×火力楠×杉木×湿地松(h-6)、福建柏×杉木(h-7)、杉木纯林。2015年1月，试验调查按随机区组法进行试验设计，选择立地条件一致地块，设立标准地进行调查。每个处理的标准地面积25.82 m× 25.82 m，每个处理3个重复。

2.2标准地调查

对标准地内树木进行每木检尺：胸径、树高、枝下高、冠幅。并调查郁闭度(目测法)、立地级、经营措施、地形、海拔高、坡度、坡向、坡形、坡位，植被状况、种类、高度、多度、盖度和土层厚度、腐殖质层厚度。根据调查材料计算平均胸径和平均树高，用标准木求算出林分蓄积量。

2.3生物量调查与分析方法

2.3.1乔木层

每块标准地内各树种各选取标准木1株，采用间接收获法[12-13]，即按平均标准木法估测群落乔木层的生物量：根据每木检尺所得的林分平均树高和平均胸径，选取平均标准木。按2 m为一区分段称取各段的树干、枝、叶鲜重，并称取地下各部分（根桩、粗根、细根）的鲜重，再按随机原则抽取各部分样品，带回室内将样品置于105℃恒温下烘干至恒重，按所测的含水量求算各器官的干物质重，用单位面积上的林木株数和平均标准木的干重（或某一器官干重）求算林分的生物量（或各器官生物量）。

2.3.2下木草本层和枯枝落叶层生物现存量测定

采用直接收获法[12-13]，即在标准地内布设2个（1× 1 m2）样方，在样方内分下木及草本（连根）、枯枝落叶收集称量，随机抽取其中一部分样品带回室内，烘干测定含水量，最后推算出单位面积的下木及草本、枯枝落叶的生物量。

3　结果与分析

3.1标准地基本情况

混交林营造成功与否很大程度上取决于混交树种种间关系是否协调，而种间关系的协调除了与树种本身的特性有关外，还与树种的混交方式及比例有较大关系。经对混交林的生长调查表明：各混交林的年龄为12年生，其胸径、树高、枝下高、冠幅、混交密度和混交比例如表1所示。从林分总生物量看，混交模式（h-3）的生物量最大，为138.31 t/hm2，其次是混交模式（h-4），总生物量为116.12 t/hm2，第三是混交模式（h-2），总生物量为105.96 t/hm2。

表1　标准地基本情况

3.2林分生物量的分配格局

福建柏混交林群落生物量由乔木层、活地被物层(灌木、草本)和凋物落层三者构成。调查结果见表2。

3.2.1林分总生物量及分配

从总生物量的结构（表2）来看，不同混交模式林分生物量分配均以乔木层生物量为最大，其生物量占了林分总生物量的绝大部分，福建柏混交林的乔木层生物量在林分生物量中均占总生物量的90%以上，下木活地被物层生物量占总生物量的比例普遍大于枯枝落叶生物量。乔木层是森林群落的主体，因此增加林分乔木层生物量是提高林分生产力的关键。

由各混交林林分生物量比较可知，林分总生物量、乔木层生物量最大为混交模式（h-3），其次为（h-4）；林下植被多为较耐庇荫的树种幼苗，其生物量最大为混交模式（h-2），其次为（h-3），第三是（h-4）。随着混交树种的不同，乔木层与凋落层生物量变化有较大差异，但与活地被物层生物量有互补关系。

3.2.2乔木层生物量

作为森林生态系统主体的乔木层生物量分配对于林分生产力具有较大影响。乔木层是构成用材林的主要组成部分，其生物量和分配情况直接影响林产品和林副产品的数量和质量。现将不同混交模式的林分乔木层生物量以及各组成器官生物量的计算结果见表3。

福建柏混交林中，不同混交模式的地上地下部分生物量不同，各器官生物量所占总生物量的比例在不同混交模式变化较大。各种混交模式的地上部分生物量大于地下部分生物量，地上部分在林分总生物量所占的比例均在70%以上，甚至有的混交模式高达81%(表3)。但是地上部分比例过大，则可能会造成根/茎比下降，对林分后期的生长发育构成障碍，这种林分必须开始进行人工干预和调整，以获得林分后期较高的生长速度。福建柏混交林中乔木层生物在各器官上的分配比例大小随混交伴生树种的不同而有差异，其生物量基本上遵循着为干>枝>叶>粗根>桩>细根的规律。

表3　各混交模式生物量及其分配表　t/hm2

3.2.3活地被物层生物量

福建柏混交林内，活地被物种类较多。其生物量最大的混交模式（h-2），为4.40 t/hm2，因为其林冠透光度较大，林地的活地被物生长比较旺盛。其次是（h-3）和（h-4），由于火力楠每年都有大量的凋落物，使林地内有较多的活地被物，其数量分别为3.93 t和2.48 t/hm2(表2)。

3.2.4凋落物层生物量

不同的混交模式，其凋落物层生物量也是不同，虽然（h-3）和（h-4）混交模式中火力楠树种的凋落物量大，但其林下的现存量并不大，原因主要的火力楠的凋落物易分解。而混交模式（h-1）中凋落物现存量最大，达到2.48 t/hm2，林分内生物量小循环速度变慢，凋落物生物量积累增加(表2)。

3.3平均单株生物量分配格局

合理的空间分布格局，很大程度上决定着一个林分能否充分利用林地上的各种资源，即生态营养空间中光、水、肥等因素的充分利用。根据目前生态学研究可得一种共识：林分的地下部分空间分布格局的合理性，与林分的地上部分的空间分布格局具有同等的重要性，也是决定林分能否充分发挥其地力资源的因素之一。林分不同的发育阶段，有不同的林分结构。一个林分，无论是地上部分，还是地下部分，只要有发生竞争，均会影响一个林分的生长状况。各混交模式的福建柏混交林，其地上部分与地下部分的空间分布格局不同。

表4　各混交模式标准木单株生物量及其分配表　kg/株

3.3.1地上部分生物量的分配

树冠合理分层是充分利用光能，促进林分生长的一个重要条件。因此，考察福建柏混交林中各树种的生物量的分配对研究混交林的生长状况具有重要的意义。与其他混交模式的福建柏相比，混交模式（h-3）福建柏枝和叶生物量最大，分别为11.82 kg/株和11.01 kg/株，说明其树冠生长旺盛，这样对林分的生物量积累极其有利，混交模式（h-3）中福建柏的单株地上部分生物量高达62.48 kg/株。而混交树种中，混交模式（h-4）的火力楠单株生物量最高达到94.03 kg/ 株(表4)。

3.3.2地下部分生物量的分配

林分地下部分生物量的多少，是反映林木是否处于旺盛生长时期的重要指标。从表4可以看出，单株地下部分生物的分配与地上部分呈现相似的结果，与其他混交模式的福建柏相比，混交模式（h-3）福建柏地下部分的生物量最大为21.26 kg/株；而混交树种中，混交模式（h-4）和混交模式（h-3）细根所占地下部分的百分比例均较大的火力楠单株地下生物量最大为28.22 kg/株和21.26 kg/株，这样，较大的地下部分生物量可以保证有较大吸收面积，使林木个体不会由于根系的养分吸收不足而影响树种的生长量，造成林分生产力减退，从而有较高有机物合成能力和群落生产力。

3.4林分生产力分析

生产力的大小体现了林分在单位时间内单位面积上的生产能力的强弱，生产力大的表现出能产生更大的经济效益和生态效益。

表5　不同混交模式林分的生产力分析

如表5所示，不同混交模式的福建柏混交林林分生产力差异明显，其中以混交模式（h-3）的林分总生物量生产力和乔木层生物量生产力最大，分别达到11.53 t/hm2·a和11.10 t/hm2·a，干材生物量积累速度最快。其次是混交模式（h-4），分别达到9.68 t/hm2·a和9.36 t/hm2·a。最小的是杉木纯林，分别为4.61 t/hm2·a 和4.37 t/hm2·a。

4　结论

林分利用太阳光和生产能力的主要表现形式是光合作用制造有机物质，以及有机物质的积累能力即生物量来体现。调查分析结果表明，混交模式（h-3）混交林生物量居于各模式之首(138.30 t/hm2)，其次为混交模式（h-4），第三为混交模式（h-2），最低为杉木纯林(55.26 t/hm2)。

乔木层的生物量在某种意义上可以说明森林的直接经济效益发挥状况，从分析结果可知，乔木层生物量最大的是混交模式（h-3）混交林，为133.23 t/hm2，其次为混交模式（h-4），第三为混交模式（h-2），最低的是杉木纯林，为53.43 t/hm2。

林分生物量和生产力是说明林地生产能力大小的一个非常重要的指标。从总生物量和生产力比较分析结果看，混交模式（h-3）混交林最大，其次为混交模式（h-2），最差的是杉木纯林。

通过12年生福建柏不同模式混交林总生物量、乔木层生物量和林分生产力指标的综合比较分析，初步得出混交模式（h-3）（福建柏×火力楠）是福建柏混交林最优的混交模式，火力楠为最合理的伴生树种。至于随着福建柏不同模式混交林分的林龄增大，其生物量分配格局与生产力的变化，有待于进一步的深入探讨与研究。

参考文献：

[1]国家林业局，农业部.国家重点保护野生植物名录：第一批[EB/OL].[2015-07-09].http://www.gov.cn/gongbao/content/ 2000/content-60072.ntm.

[2]郑万钧,傅立国.中国植物志,第七卷[M].北京:科学出版社, 1978:328-337.

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[4]盛炜彤,薛秀康.福建柏、杉木及其混交林生长与生态效应研究[J]林业科学,1992(5):397-404.

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[8] 林惠琏.台湾桂竹福建柏混交林水源涵养功能研究[J].福建林业科技,2002(3):18-21.

[9]周宗哲.福建柏混交林水文特征研究[J].林业勘察设计,2010 (2):88-91.

[10]陈爱玲,陈青山,蔡丽萍.杉木建柏混交林土壤肥力的研究[J].南京林业大学学报:自然科学版,2001(3):19-23.

[11] 陈金海.福建柏檫木混交林土壤肥力的研究[J].林业科技开发,2003(4):29-30.

[12]陈元品,吴木花.福建柏湿地松混交造林对林木生长及土壤养分的影响[J].福建林业科技,2013,40(1):40-42,62.

[13] 许慕农.林木研究方法[M].泰安：山东泰安地区林业科学研究所,1983.

（责任编辑：华伟平）

中图分类号：S791.43

文献标志码：A

文章编号：1674-2109(2015)09-0001-05

收稿日期：2015-08-05

基金项目：福建省林木种苗科技攻关四期项目(闽林科[2013]1号)。

作者简介：李肇锋（1966-），男，汉族，副教授，主要研究方向：森林培育与森林生态。

通信作者：郑郁善（1960-），男，汉族，教授，博士生导师，主要研究方向：森林培育。

Comparative Study on the Biomass Allocation Pattern and Productivity of Seven Different Fokienia Hodginsii Mixed Forest

LI Zhaofeng1，HUANG Bihua2，FU Chengjie1,ZHENG Yushan1,3

（1.Fujian Forestry Professional Technology College,Nanping,Fujian 353000；2.Fujian Provincial Forestry Research Center，Zhangzhou，Fujian 363600；3.School of Forestry,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou,Fujian 350002）

Abstract:The article has made a research on the seven different mixed modes of Fokienia hodginsii mixed forest.Through the combination of the standard-chosen survey and indoor experiment,having compared the traditional Cunninghamia lanceolata,and analyzed the mixed forest biomass allocation pattern and forest productivity,the article hopes to find the best Fokienia hodginsii mixed model.The mixed forest model of Fokienia hodginsii×Fire nan has the greatest total biomass(138.31 t/hm2),followed the model of Fokienia hodginsii× Fire nan×Chinese fir(116.10 t/hm2),and the least is one is the Cunninghamia lanceolata(73.21 t/hm2).As for tree layer biomass,the mixed forest model of Fokienia hodginsii×Fire nan has the most,followed by the model of Fokienia hodginsii×Fire nan×Chinese fir (112.37 t/hm2),and the model of Cunninghamia lanceolata has the least(52.43 t/hm2).The productivity of the mixed forest model of Fokienia hodginsii×Fire nan is the best,followed by Fokienia hodginsii×Loblolly pine×Chinese fir,and the worst is Cunninghamia lanceolata. After a comprehensive comparative analysis,the article has made a conclusion that the mixed forest model of Fokienia hodginsii×Fire nan is the best mixed mode of Fokienia hodginsii.

Key words:Fokienia hodginsii,mixed forest,biomass,allocation pattern,productivity