海南沿海木麻黄人工林林下植被生物量

吴 疆，佘济云，李向阳，陆 禹，孟 伟，魏 甫

(1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004； 2.湖南绿色发展研究院，湖南 长沙 410004；3.国家林业局中南林业调查规划设计院，湖南 长沙 410004)

海南沿海木麻黄人工林林下植被生物量

吴 疆1，2，佘济云1，2，李向阳3，陆 禹1，2，孟 伟1，2，魏 甫3

(1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004； 2.湖南绿色发展研究院，湖南 长沙 410004；3.国家林业局中南林业调查规划设计院，湖南 长沙 410004)

采用样地调查法，对海南沿海木麻黄人工林林下植被进行调查、并测定其生物量。结果表明：木麻黄人工林林下灌木层地上部分生物量大于地下部分生物量，草本层地下部分生物量大于地上部分生物量；灌木层各器官的生物量分配规律为干(3.41 t·hm-2)>根(3.19 t·hm-2)>叶(2.10 t·hm-2)>枝(1.41 t·hm-2)，干和根的生物量比例较大；灌木层、草本层生物量与总生物量均呈正相关关系，灌木层生物量与草本层生物量则呈负相关关系，说明灌木层与草本层存在竞争。

林下植被；生物量；木麻黄人工林；海南沿海

林下植被由林下灌木、草本等植物组成，是森林生态系统的重要组成部分[1-2]，对森林生态系统营养元素的循环、维持生态系统稳定性和多样性等方面具有重要作用[3-6]。同时，林下植被还能从侧面反映森林生长环境的变化，进而预测森林生态系统的健康状况和发展趋势，是林内微环境和林分生长状态的指示物[7-8]。目前，国内对林下植被生物量的研究多集中在杉木(Cunninghamialanceolata)林[4-5]，对木麻黄(Casuarinaequisetifolia)林下植被的研究尚未见报道。木麻黄原产于澳大利亚，在我国已有100多年的栽种历史，因其具有抗贫瘠、耐盐碱和抗风沙等特性，成为海南沿海海岸带的主要防护林树种[9-10]。但由于人为干扰和自然因素的影响，海南沿海木麻黄人工林产生了一些如生物多样性减少、生态稳定性降低等问题[11]。本文通过对海南沿海木麻黄人工林进行样地调查，分析其林下植被生物量分配规律和变化趋势，以期为沿海木麻黄人工林合理、科学经营，及维护森林生态系统稳定性等方面提供参考。

1 研究区概况

海南省位于中国的最南端，北纬18°10′—20°10′、东经108°37′—111°03′，属热带季风气候区，岛上四季长青，空气清新，被誉为“回归大自然的好去处，未受污染的长寿岛”。年均气温23～27 ℃，年均降水量1639 mm，干湿季明显，年日照时间为1750～2650 h，光照率为50%～ 60%。岛上森林覆盖率达60.2%，森林资源丰富。人工林主要造林树种有木麻黄、橡胶(Heveabrasiliensis)、桉树(Eucalyptusrobusta)、马占相思(Acaciamangium)等。

2 研究方法

2.1 样地调查

在海南省的海口市、文昌市、三亚市、昌江县沿海一带设置木麻黄人工林样地8个，每个样地面积为20 m×20 m，样地土壤多为滨海砂壤，对每个样地胸径≥5 cm的林木进行每木检尺，并记录各样地的坡向、坡位、坡度、海拔等(表1)。

2.2 生物量调查方法

表1 样地基本情况

3 结果与分析

3.1 林下植被各层生物量分配

经调查，8个样地的林下植被主要有飞机草(Eupatoriumodoratun)、蔓荆子(Vitextrifolia)、狗牙根(Cynodon)、野牡丹(Melastoma)、露兜(Pandanusaustrosinensis)等。沿海木麻黄人工林林下植被各层生物量情况见表2。由表2可以看出，木麻黄人工林林下植被各层生物量变化较大，且与杨再鸿等[14]的研究结果相比，8个样地的生物量总量较小。8个样地中，总生物量8号样地最大，7号样地最小，各样地总生物量大小排序为：8号(3.85 t·hm-2)>5号(3.79 t·hm-2)>3号(3.62 t·hm-2)>6号(2.41 t·hm-2)>4号(2.14 t·hm-2)>1号(2.00 t·hm-2)>2号(1.86 t·hm-2)>7号(1.56 t·hm-2)，1号、2号、3号、5号、7号样地的草本层生物量高于灌木层，4号、6号、8号样地的草本层生物量则低于灌木层。8个样地的灌木层地上部分生物量占总生物量的59.43%以上，最高达到了80.65%；地下部分生物量占总生物量的19.35%～40.57%。林下植被灌木层地上部分生物量明显高于地下部分生物量。草本层生物量以5号样地最大，达到了2.59 t·hm-2；其次为3号样地(1.87 t·hm-2)；6号样地草本层生物量最小，仅为0.47 t·hm-2。因受沿海立地的限制，草本植物具有发达的根系，草本层地下部分生物量均大于地上部分。

3.2 林下植被各层生物量器官分配

3.2.1灌木层各器官生物量 沿海木麻黄人工林林下灌木层各器官生物量分配见图1。灌木层各器官总生物量存在较大差异，其大小顺序为干(3.41 t·hm-2)>根(3.19 t·hm-2)>叶(2.10 t·hm-2)>枝(1.41 t·hm-2)，分别占总生物量的33.73%、31.55%、20.77%、13.95%。其中，1号、2号、5号、7号样地灌木层的根生物量较大，分别占总生物量的47.50%、34.57%、34.17%、41.94%；3号、4号、6号、8号样地干的生物量较大，分别占总生物量的40.57%、33.09%、31.96%、38.03%；8块样地叶生物量在14.10%～29.03%之间变动；枝的生物量最小，均在18.38%以下。灌木层干和根的生物量占总生物量的比例较大，而枝和叶的比例较少，造成这一现象的主要原因可能是受立地条件的限制和自身生长特性的影响[15]；本次调查样地内土壤多为滨海砂土，土壤肥力低，立地差，且沿海海风强劲，植被必须具有发达的根系来吸收养分和固定植物体，粗壮的枝干来抗风。

表2 林下植被各层生物量分配

*：灌木层干、茎、叶的生物量相加作为地上部分，根系生物量作为地下部分。

3.2.2 草本层地上部分与地下部分生物量 与灌木层类似，8个样地间草本层的生物量变化也较大，草本层地上部分、地下部分的最大值(1.21 t·hm-2、1.38 t·hm-2)分别是最小值(0.18 t·hm-2、0.29 t·hm-2)的6.72倍、4.76倍。但地上部分与地下部分比值较小，各样地比值大小顺序为5号(0.88)>1号(0.74)>8号(0.70)>3号(0.67)>2号(0.64)>6号(0.62)>7号(0.60)>4号(0.42)，各样地比值均小于1，且变幅较小。说明草本层地上部分生物量小于地下部分生物量且两者差异不显著。

图1 灌木层各器官生物量图2 草本层各器官生物量

3.3 林下植被各层生物量之间的相关关系

林下植被总生物量与灌木层生物量、草本层生物量呈现出不同的相关关系(图3～图5)。灌木层生物量与总生物量的相关方程为y=0.922x+1.487(R2=0.509)，草本层生物量与总生物量的相关方程为y=0.906x+1.393(R2=0.406)，灌木层生物量、草本层生物量均与总生物量呈正相关关系，表明随着灌木层、草本层生物量的增加，林下植被总生物量也随之增加。灌木层生物量与草本层生物量相关方程为y=-0.077x+1.487 (R2=0.107)，其相关关系为负，这反映出灌木层与草本层在生长过程中存在竞争。

3.4 林下植被生物量与林龄关系

林下植被生物量随林龄变化关系见图6。由图6可知，从幼龄林开始，总生物量和灌木层生物量随着林龄的增大而增加，当林分处于中龄林时(10 a左右)，总生物量和灌木层生物量开始减少，可能的原因是：幼龄林时，灌木层、草本层和乔木层间的竞争不明显，各层生物量持递增趋势；至中龄林时，乔木层竞争优势开始体现出来，导致林下植被减少，生物量降低。然而随着林下植被的生长，其生物量还是呈现增加趋势。林下植被灌木层生物量与草本层生物量在木麻黄人工林生长发育阶段表现出此消彼长的关系，它们之间存在一定的竞争。

图3 灌木层生物量与总生物量关系图4 草本层生物量与总生物量关系

图5 灌木层生物量与草本层生物量关系

图6 林下植被生物量与林龄关系

4 结论

1)沿海木麻黄人工林林下植被生物量总量较小，但各层变化较大。灌木层地上部分生物量明显高于地下部分生物量，草本层地下部分生物量大于地上部分生物量。

2)不同层次的林下植被其生物量器官分配规律不同。灌木层各器官的分配规律为干(3.41 t·hm-2)>根(3.19 t·hm-2)>叶(2.10 t·hm-2)>枝(1.41 t·hm-2)，干和根的生物量占总生物量的60%以上，而枝和叶的生物量比例较少；草本层地上部分生物量小于地下部分生物量且不同样地之间的差异较大，但两者比值较小。造成这一现象的原因可能是受立地条件的限制和自身生长特性的影响。

3)林下植被灌木层生物量、草本层生物量与总生物量均呈正相关关系，灌木层生物量与草本层生物量则呈负相关关系。林下植被生物量基本呈现出随木麻黄林龄增大而增加的趋势，但在中龄林时出现拐点，乔木层的竞争优势开始显现，但由于林下植被各自的生长特性，其生物量还是处于缓慢增长中；灌木层生物量和草本层生物量自始至终都呈现出此消彼长的关系，两者之间存在着竞争。

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Biomass of Understory Vegetation inCasuarinaequisetifoliaPlantations in Hainan Coast

WU Jiang1，2，SHE Ji-yun1，2，LI Xiang-yang3，LU Yu1，2，MENG Wei1，2WEI Fu3

(1.CentralSouthUniversityofForestryandTechnology，Changsha410004，Hunan，China；2.HunanGreenDevelopmentInstitute，Changsha410004，Hunan，China；3.Centralsouthforestinventoryandplanninginstituteofstateforestryadministration，Changsha410004，Hunan，China)

Surveyed the understory vegetation in ofCasuarinaequisetifoliaplantations stands in Hainan coast，sampled and determined their biomass，analysed the distribution regularity of undergrowth.The results showed that the biomass of understory vegetation in shrub layer was above-ground part more than under-ground part，while in herb layer was under-ground part more than above-ground part；the distribution rules of various organ biomass in shrub layer was in order：trunk(3.41 t·hm-2)>root (3.19 t·hm-2)>leaf (2.10 t·hm-2)>branch(1.41 t·hm-2)，trunk biomass and root biomass took a larger proportion；shrub layer biomass，herb layer biomass and total biomass showed a positive correlation，while the shrub layer biomass and herb layer biomass showed a negative correlation，indicated that there was competition between shrub layer and herb layer.

understory vegetation；biomass；Casuarinaequisetifoliaplantations；hainan Coast

2014-04-15；

2014-05-21

海南省林业局重点科研项目(海南省五大河流域植被恢复与保护规划研究，LK20118478)；中南林业科技大学研究生科技创新基金项目(CX2012B14)；湖南省研究生科研创新项目 (CX2012B323)

吴疆(1989—)，男，湖南张家界人，中南林业科技大学在读硕士，从事林业信息工程和森林可持续经营方面的研究。E-mail：wujiang890105@126.com。

佘济云(1966—)，男，湖南邵东人，中南林业科技大学教授，博士生导师，博士，从事森林经理和林业资源管理方面的教学和科研工作。E-mail：shejiyun@126.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.01.010

S792.93

A

1002-7351(2015)01-0046-04