峦大杉与杉木人工林生物量研究

高 楠

(福建省林业科学研究院，福建 福州 350012)

峦大杉与杉木人工林生物量研究

高 楠

(福建省林业科学研究院，福建 福州 350012)

以福建省国有来舟林业试验场24年生的峦大杉与1.5代杉木对比试验的人工林为研究对象，选取样木进行分层取样测定不同器官生物量，对峦大杉与杉木的生物量进行比较。结果表明：峦大杉和杉木样木单株各器官生物量差异极显著或显著。生物量模型W=aDbHc对峦大杉和杉木生物量模拟效果较好。峦大杉和杉木各器官生物量在垂直结构分布上表现出相同的变化趋势，树干、树皮各区分段的生物量随树干高度的升高而呈明显减小的趋势，树枝、树叶各区分段的生物量随高度的升高呈现出先增加而后又逐渐减少的变化趋势。在相同的立地质量条件下，峦大杉林分生物量为185.20 t·hm-2，杉木林分生物量为133.73 t·hm-2，峦大杉林分表现出的生产力高于1.5代杉木林分的生产力。通过研究初步揭示峦大杉生物量的分布规律，为峦大杉人工林的科学经营提供参考。

峦大杉；杉木；生物量；差异比较

峦大杉(CunninghamiakonishiiHayata)又称香杉、台湾杉木，为杉科杉木属乔木[1]。峦大杉天然分布于台湾北部至中部山脉的高海拔山地，垂直分布在海拔1300～2000 m的山地，是台湾高山地区的主要造林树种[2-4]。峦大杉在福建省及我国南方高海拔地区长势良好，已被大量引种种植，作为最普遍、重要的商品材，广泛用于建筑、桥梁、家具等方面[5]。目前峦大杉的研究主要集中于引种试验、扦插试验、木材解剖分析、生长规律研究等方面[6-11]，对峦大杉生物量方面的研究尚未见报道。本次试验对福建省国有来舟林业试验场24年生峦大杉人工林和1.5代杉木人工林的生物量及其结构进行研究，旨在了解峦大杉与杉木的生物量差异及峦大杉人工林的生产力，以期对其合理经营提供参考[12]。

1 试验地概况

试验地设在福建省国有来舟林业试验场的林坑工区，地形为低山，位于北纬26°38′、东经117°57′，海拔100～160 m，土壤为山地红壤，土层厚度大于100 cm，较肥沃，与峦大杉在台湾的分布中心区纬度大致相差2°30′。该地属中亚热带东南季风型气候，年均气温19.4 ℃，极端最高气温41 ℃，极端最低气温-6.5 ℃，年无霜期290～310 d，年均降水量1800 mm左右，年均相对湿度80%以上；林下植被主要为亚热带常绿阔叶树种和蕨类植物[13]。

2 研究方法

2.1 试验材料

试验材料取自24年生峦大杉与1.5代杉木对比试验林。试验林是由从台湾省引进的峦大杉种子和福建省国有来舟林业试验场1.5代杉木种子园的种子培育的苗木，于1988年3月造林，造林密度为2500株·hm-2。在不同坡位设计4次重复，每个重复小区面积20 m×20 m，种植100株，峦大杉、1.5代杉木各50株；每个重复设置小小区，每个小小区内随机种植峦大杉或杉木。造林后连续抚育3 a，每年抚育2次，分别于4—6月间进行块状松土除草、8—9月间进行全面除草松土。造林后第4年幼树基本郁闭，于当年9月全面劈草1次。试验林分别于1994年、2002年进行抚育间伐，强度均为25%[5，14]。

2.2 试验方法

对4块标准地内所有峦大杉、杉木进行每木检尺，调查林木的胸径、树高、枝下高和冠幅。每块标准地按径级大小选取6株样木进行生物量调查(峦大杉、杉木各3株)，其中2株为优势木(峦大杉、杉木各1株)，共调查24株样木[15]。样木伐倒后，在地上部分以2 m为区分段，测定干、皮、枝、叶鲜重并分别取样，地下部分挖全根测定鲜重分别取样，样品并于80 ℃烘至恒重，测定样品含水率和生物量。

3 结果与分析

3.1 单株生物量比较

对峦大杉、杉木的各器官生物量进行调查，其结果详见表1。峦大杉单株树干、树皮、树枝、树叶、树根和全株的平均生物量分别为75.414、17.383、7.148、5.323、18.698和123.967 kg，杉木单株树干、树皮、树枝、树叶、树根和全株的平均生物量分别为54.464、11.444、5.230、3.753、13.500和88.392 kg，峦大杉单株各器官及全株的生物量明显大于杉木单株各器官及全株的生物量。方差分析结果表明，峦大杉与杉木间，树干、树皮和全株生物量差异极显著，树枝、树叶和树根生物量差异显著。

表1 各器官生物量统计表 kg

3.2 生物量模型的建立、选择与比较

根据峦大杉和杉木样木胸径、树高和单株生物量的实测数据(表1)，分别选用生物量模型W=a(D2H)b和W=aDbHc进行模拟，对参数a、b、c进行求解[16]。

从表2可以看出，利用生物量模型W=a(D2H)b可以很好地模拟峦大杉树干、树叶和全株的生物量以及杉木树干和全株的生物量，其复相关系数R2均大于0.9，但对杉木树枝和树叶模拟效果很不理想；利用生物量模式W=aDbHc可以很好地模拟峦大杉树干、树皮、树叶和全株的生物量及杉木的树干和全株的生物量，其复相关系数R2均大于0.9。对2种生物量模型进行比较，W=a(D2H)b模型没有反映出树木生长的变异性，对峦大杉和杉木生物量的模拟效果不是很理想；W=aDbHc模型对W=a(D2H)b模型进行了有效的改进，将胸径和树高的相互关系分开，充分体现了树木生长的变异性。用W=aDbHc模型对峦大杉和杉木生物量进行模拟，精度有所提高，模拟效果得到了全面提升。

2种生物量模型拟合结果均表明，除树根外，其它各组分所对应的生物量模型均呈现峦大杉生物量模型精度高于杉木生物量模型。产生这种结果，主要是由于峦大杉在生长过程中变异性较小，分化程度较低，峦大杉试验林的林相比杉木试验林的林相更整齐。

表2 峦大杉与杉木人工林生物量估算模型

图1 峦大杉地上部分生物量垂直分布图

3.3 单株生物量的垂直分布比较

图2 杉木地上部分生物量结构图

3.3.1 峦大杉单株生物量的垂直分布 峦大杉各区分段树干、树皮的生物量主要集中在树体下层，树干、树皮各区分段的生物量均随高度的升高而呈明显减小的趋势，成“金字塔”形；树枝、树叶各区分段的生物量在垂直上的分布偏于树冠顶端，开始随垂直高度的增加而逐渐增加，在12～14 m段达到最大值，分别为1.567 kg、1.495 kg，后随高度的增加而逐渐减少，呈“中间大，两头小”的变化趋势。峦大杉整株各器官生物量分配规律遵循的原则为：树干>树皮>树枝>树叶；10 m以下各区分段各器官生物量分配规律基本上遵循的原则为：树干>树皮>树枝>树叶；10～14 m各区分段各器官生物量分配规律基本上遵循的原则为：树干>树枝>树叶>树皮；树梢各区分段各器官生物量分配规律基本上遵循的原则为：树叶>树枝>树干>树皮(图1)。

3.3.2 杉木单株生物量的垂直分布 杉木各区分段树干、树皮的生物量主要集中在树体下层，树干、树皮各区分段的生物量均随高度的升高而呈明显减小的趋势，成“金字塔”形。树枝、树叶的生物量在垂直上的分布偏于树冠顶端，先是随垂直高度的增加而逐渐增加，树干高在12～14 m段时达到最大值，分别为1.458 kg、1.221 kg，之后随高度的增加而逐渐减少，呈“中间大，两头小”的变化趋势。杉木整株各器官生物量分配规律为：树干>树皮>树枝>树叶；10 m以下各区分段各器官生物量分配规律为：树干>树皮>树枝>树叶；10～12 m各区分段各器官生物量分配规律为：树干>树枝>树叶>树皮；12～14 m各区分段各器官生物量分配规律为：树枝>树叶>树干>树皮；树梢各区分段各器官生物量分配规律为：树叶>树枝>树干>树皮(图2)。

3.3.3 峦大杉与杉木单株生物量垂直分布的比较 在垂直结构上，除树枝在10～12 m段，树叶在4～6 m、6～8 m、10～12 m段外，峦大杉各器官的各区分段生物量均大于杉木各器官的各区分段的生物量。

3.4 林分生物量的分布比较

从表3可以看出，峦大杉与1.5代杉木林分生物量的分布有着相似的规律，峦大杉各器官的林分生物量均略大于杉木的各器官的林分生物量，各器官林分生物量分配遵循的规律为：树干>树根>树皮>树枝>树叶。

密度为1494株·hm-2的24年生峦大杉人工林总生物量为185.20 t·hm-2，地上部分总生物量为157.27 t·hm-2，林分净生产力为6.55 t·hm-2·a-1；密度为1513株·hm-2的24年生1.5代杉木人工林总生物量为133.73 t·hm-2，地上部分总生物量为113.30 t·hm-2，林分净生产力为4.72 t·hm-2·a-1。在相同的立地质量条件下，峦大杉林分的生产力高于1.5代杉木林分的生产力。

表3 林分生物量的分配

4 小结

峦大杉与杉木单株生物量表现出一定差异。对峦大杉与杉木的树干、树皮、树枝、树叶、树根及全株生物量进行方差分析可知，树干、树皮及全株的生物量差异极显著，树枝、树叶及树根的生物量差异显著。采用W=a(D2H)b和W=aDbHc2种生物量模型对峦大杉和杉木各器官和全株生物量拟合效果进行比较，总体上，模型W=aDbHc对峦大杉和杉木生物量拟合效果较好。峦大杉与杉木各器官生物量在垂直结构分布上表现出相同的变化趋势，树干、树皮生物量随树干高度的升高而呈明显减小的趋势，枝、叶生物量随高度的升高呈“小—大—小”的变化趋势。各器官林分生物量分配规律遵循的原则为：树干>树根>树皮>树枝>树叶。

在实际的抚育间伐过程中，峦大杉与1.5代杉木的林分保留密度出现了细微的不一致，分别为1494株·hm-2、1513株·hm-2。考虑到林分密度差别较小，不考虑密度因素对林木生长的影响，当林分均为理论保留株数1406株·hm-2(2次强度为25%的抚育间伐)时，峦大杉的林分生物量174.30 t·hm-2，杉木的林分生物量为124.28 t·hm-2。

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Research on the Biomass ofCunninghamiakonishiiHayata and Chinese fir Plantations

GAO Nan

(Forestryacademyofsciences，Fuzhou350012，Fujian，China)

Selecting sampling trees and taking samples from different stratums of the sample plots to determine the biomass of different organs，compare the biomass ofCunninghamiakonishiiHayata with that of 1.5 generation of Chinese fir in 24-year-oldCunninghamiakonishiiHayata and Chinese fir plantation，located in Laizhou National Forestry Trial Farm.The result indicated that：The difference of each organ′s biomass was extremely significant or significant.The biomass modelsW=aDbHccan fit the biomass ofCunninghamiakonishiiHayata and Chinese fir better than the biomass modelsW=a(D2H)b.With the increasing of height，the biomass of trunk and bark decreased，and the biomass of branch and leaf increased and then decreased.On the basis of similar site condition，the biomass ofCunninghamiakonishiiHayata was 185.20 t·hm-2，and the biomass of Chinese fir was 133.73 t·hm-2.On the basis of similar site condition，the productivity ofCunninghamiakonishiiHayata stand was higher than the that of 1.5 generation Chinese fir stand.The article revealed the distribution regularity of the biomass，which provided the theory basis forCunninghamiakonishiiHayata plantation′s scientific management.

CunninghamiakonishiiHayata；Chinese fir；biomass；difference comparison

2014-06-23；

2014-07-28

省属公益类科研院所基本科研专项(2011R1013-2)

高楠(1982—)，男，辽宁丹东人，福建省林业科学研究院工程师，硕士，从事森林生态学研究。E-mail：gaonanln@126.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.02.010

S718.55+6

A

1002-7351(2015)02-0046-04