窄冠福建柏单木生物量垂直分布格局研究

罗奋容

(福建省沙县夏茂镇林业站 365500)

窄冠福建柏是柏科福建柏属福建柏原种的天然变型［1］。福建柏历史上曾广泛分布在自东部福建至西部沿南岭山脉至云贵高原东南部一线。福建柏材质优良，用途广泛，是珍贵的用材树种，系国家II级保护植物。窄冠福建柏与福建柏原种既有内在联系，又有本质区别。其主要的形态特征为树冠狭窄，呈圆柱形，树干通直圆满，浓密无分层，侧枝较细短，以35°角上升，末级小枝密集斜展，不为水平面展开［2］。有关窄冠福建柏的研究报道，主要有形态特征、核型分析、生长规律、扦插繁殖、修枝技术等［3－7］，陈建华［7］做过窄冠福建柏生物量的研究报道，目前尚无窄冠福建柏单木生物量垂直分布格局的研究报道。研究窄冠福建柏单木生物量垂直分布格局，可以为窄冠福建柏栽培过程中制定相适应的经营措施提供理论依据和生产实践参考。

1 研究地概况

研究地位于沙县夏茂镇东街村36林班16大班5小班。沙县属中亚热带大陆性兼海洋性季风气候区，全年平均气温19.6℃，年降水量1840 mm，平均空气相对湿度82%，霜日18～24 d，霜期75～86 d。土壤为发育于黑云母花岗岩的酸性岩红壤，主要植被有苦槠、枫香、苦竹、小刚竹、油茶、映山红、黄瑞木、芒萁骨、五节芒等，林地属中等肥沃立地类型。试验林面积9.27 hm2左右，前茬为马尾松林，1999年皆伐，采取生态清理方式，不炼山。采取简单对比试验设计，3次重复。试验林是2000年春用福建柏原种和窄冠福建柏新变型的1年生实生苗同时造林，造林密度3000株/hm2，常规生产管理。

2 研究方法

201 3年在福建柏原种和窄冠福建柏对比试验林中进行全面测定，分别计算标准地平均胸径和平均树高，以平均胸径和平均树高选择标准木，误差在5%以内。分别在相对应成对位置各选择6株作为标准木，采用Monsi分层切割法，以2 m为1区分段测定每一标准木叶、枝、干及树皮的鲜重，考虑到福建柏原种和窄冠福建柏新变型的小枝与叶都较难分开，且功能与叶相似［8］，本试验作为叶处理，本试验枝处理为粗枝。标准木伐倒后，用撩壕干掘法测定根系生物量组成与空间分布，根系分为根桩、骨骼根 (d＞3 cm)、侧根 (3 cm＞d＞1 cm)和细根 (d＜1 cm)4种类型。挖掘时以标准木伐桩为中心，按每20 cm为1层，逐层从内向外掘出土壤，按照根桩、粗根 (骨骼根)和细根 (含侧根)3种类型分别称重。将叶、枝、干、树皮，以及根桩、粗根和细根各器官各随机抽取一定量的样品带回室内，在80℃条件下进行烘干，恒重后，计算含水率，并以此换算出各器官的生物量。

3 结果与分析

3.1 单木生物量及其分配

单木是林分的基本组成单位，单木生物量及其分配对林分生长、林分结构以及林分产量影响较大。从表1可知，窄冠福建柏单木生物量为82.38 kg，其生物量在各器官的分配比例为树干66.33%、树枝9.15%、树叶8.17%、根系16.35%;福建柏原种单木生物量为74.21 kg，比窄冠福建柏比单木生物量低9.9%。经差异显著性t检验，窄冠福建柏和福建柏原种单木生物量间存在极显著差异(t=13.36＞t0.01=4.032)。福建柏原种在各器官的分配比例为树干61.63%、树枝10.73%、树叶8.09%、根系19.55%。由此可见，窄冠福建柏和福建柏原种生物量在各器官的分配比例从大到小依次为树干＞树根＞树枝＞树叶。窄冠福建柏树干生物量的分配比例为66.33%，比福建柏原种增加4.70个百分点，表明种植窄冠福建柏有利于树干生物量的积累和林分出材率的提高，符合用材林经营目的。福建柏原种的分枝角大、扩展生长，生物量分配向树枝倾斜，其侧枝生物量比例高于窄冠福建柏。而随着侧枝消耗的养分、水分量的增大，对主干生长起到了抑制作用，表现在福建柏原种树干尖削度大;福建柏原种的中央直径与胸径之比(0.55)小于窄冠福建柏 (0.70);均为15年生时，其树高比窄冠福建柏低25.7%;福建柏原种枝径大，节疤亦大，节子多含树脂，较硬、较重，节子、斜纹都使木材的强度降低，影响木材的强度及利用，使材质变差，明显降低出材率［9］。

表1 窄冠福建柏与福建柏原种单木生物量分配 (kg)

窄冠福建柏叶生物量为6.73 kg/株，比福建柏原种 (6.00 kg/株)增加12.17%;树枝生物量为7.53 kg/株，为福建柏原种 (7.96 kg/株)的94.60%。叶是进行光合作用制造有机物的主要器官，是林木生物量形成积累的重要物质基础。窄冠福建柏叶生物量较福建柏原种大，进行光合作用的叶面积大，能增加生物量，尤其是木材的经济产量。枯枝落叶是营养物质生物循环的主要途径之一，窄冠福建柏每年凋落的叶子较多，且易分解，说明营养物质的生物循环较快。这对于提高土壤肥力，维持林地的可持续经营有积极作用。需要指出的是，窄冠福建柏树冠狭窄，枝叶浓密、紧凑，有利于密植。单位面积容纳的株数大于福建柏原种，有利于提高林分蓄积量。

窄冠福建柏与福建柏原种相似，主根不发达，但有发达、粗壮的水平骨骼根，侧须根较多。窄冠福建柏总根量的29.40%生物量分配给了水平骨骼根，根系垂直分布可达60 cm深，但根系大部分集中分布在0～40 cm土层中，d＜0.2 cm的吸收根几乎都分布在疏松的表土层，窄冠福建柏在根桩上有较多的细根，直接分生，且密集分布在表土层周围40 cm左右。表明窄冠福建柏根系分布具有明显的浅根性，可以与深根性树种，如与马尾松等混交，合理利用地下空间。

从地上部分与地下部分生物量的比值看，窄冠福建柏为5.12，高于福建柏原种 (4.11)。表明窄冠福建柏地上部分生物量的积累能力较强。

3.2 林木地上部分空间分布特征

表2、表3分别为窄冠福建柏及福建柏原种标准木生物量的垂直分布情况。林木树叶的合理分布是充分利用光能，保证林木速生丰产的重要条件之一。窄冠福建柏标准木冠层第2～4层 (2 m为1层，从下到上，下同)占总叶量76.3%，第1和5层分别占14.9%和8.8%，各层次均有叶量分布，林冠层浓密、紧凑。总叶量较均匀地分布在树冠中上、中部、中下层，冠顶、冠下层叶量偏少，总趋势是叶量分布下偏。该分布特点表明其生物学特性呈中性偏阴。福建柏原种平均木冠层主要分布在2、3层，占总叶量81.7%，冠层明显上移，林冠下部(约占1/3)枝多叶少。可见，窄冠福建柏对太阳光的聚积面更大，有利于提高光能利用率。

表2 窄冠福建柏标准木单木生物量的垂直分配

表3 福建柏原种准木单木生物量的垂直分配

窄冠福建柏分枝细短，分枝角度小，冠幅狭窄，15年生冠幅仅2.02 m;福建柏原种分枝粗大，延伸扩展，分枝角度大，冠幅较大，林冠下部已显拥挤，15年生冠幅2.66 m，枝叶重叠、交叉，降低了光合作用强度。可见，前者树冠比后者狭窄，地上部分空间分布较合理，有利于合理密植，提高生物量。

窄冠福建柏树干生物量分布从下至上，各层占总材积量比例分别为39.4%、27.8%、19.5%、11.2%和2.1%，树干材积量呈平缓递减，幅度较小;福建柏原种各层占总材积量比例分别为49.3%、31.6%、16.2%和2.9%，树干材积生物量呈梯度急剧锐减。由此可见，窄冠福建柏树干材积从下至上降低平缓、幅度较小，说明窄冠福建柏圆满通直，出材率高，更适合于培育用材树种。

3.3 林木地下部分根系分布特征

窄冠福建柏标准木的根幅为2.7 m×2.8 m，为树冠的1.34倍。窄冠福建柏细须根 (d＜1 cm)的分布特点:根桩直接分生较多的侧须根，成网络密布在40 cm左右范围内，而水平骨骼根着生的细须根分布在40 cm以外区域，呈疏散分布，相邻根系能愈合连生。窄冠福建柏细须根内密外疏型的分布特点，为相邻林木根系侵入创造了条件和空间，是良好伴生树种。

林木须根的密度能够反映树种竞争能力及其对土壤条件改变的响应程度［10］。据标准木根系调查，窄冠福建柏树干40 cm范围内细须根密度较大，其在紫色土或红壤坚实干燥或多石的立地条件下，须根根系密度增加。可见其是一种生态适应性广，竞争能力较强的树种。窄冠福建柏垂直分布可达60 cm，但根系大部分集中在0～40 cm土层中，d＜0.2 cm的吸收根几乎都分布在疏松的表土层，并有少量侵入半分解的枯落物中，40 cm以下生物量成梯度急剧锐减。

4 结论

4.1 窄冠福建柏树干生物量分配比例较高，符合用材林培育目标

研究结果表明:窄冠福建柏单木生物量为82.38 kg，其生物量在各器官的分配比例为树干66.33%、树 枝 9.15%、树 叶 8.17%、根 系16.35%;福建柏原种生物量单木生物量为74.21 kg，其生物量在各器官的分配比例为树干61.63%、树枝10.73%、树叶8.09%、根系19.55%。窄冠福建柏树干生物量的分配比例比福建柏原种增加4.70个百分点。

4.2 窄冠福建柏与福建柏原种单木生物量垂直分布存在差异

研究结果表明:窄冠福建柏标准木各层树干材积呈平缓递减，冠层较长，冠层第2～4层占总叶量的76.3%，第1和5层分别占14.9%和8.8%，各层次均有叶量分布，林冠层浓密、紧凑。总叶量较均匀地分布在树冠中上、中部、中下层，冠顶、冠下层叶量偏少，总趋势是叶量分布下偏。福建柏原种标准木各层树干材积呈梯度急剧锐减，冠层主要分布在第2层和第3层，占总叶量81.7%，冠层明显上移，林冠下部 (约占1/3)枝多叶少。窄冠福建柏单木生物量空间分配枝叶分布均匀、紧凑、翠绿，具有较高的观赏价值，也是优良的景观树种。近年来，森林的景观和森林游憩价值被日益重视，森林景观树种作为重要的资源受到林业科技工作者和林业经营管理者的青睐，窄冠福建柏是优良的用材树种，也是很好的景观树种，具有广阔的发展前景。

［1］李兆丰，周东雄.福建柏属一变型［J］.福建林学院学报，1995，15(4):391－392.

［2］周东雄，卢健.福建柏的天然新变型——窄冠福建柏的研究［J］.林业科技通讯，1997(11):18－19.

［3］李兆丰，周东雄.福建柏变异类型的核型研究［J］.林业科学，1995，31(3):215－219.

［4］黄云鹏，范繁荣，周东雄，等.窄冠福建柏人工林生长过程分析［J］.中国农学通报，2014，30(4):12－16.

［5］邱明镜.修枝对窄冠福建柏生长及形质性状的影响［J］.安徽农学通报，2013(12):95－97.

［6］王福滨.窄冠福建柏扦插育苗技术 ［J］.安徽农学通报，2011，17(19):111－113.

［7］陈建华.窄冠福建柏生物量的研究 ［J］.福建农业科技，2006(4):61－63.

［8］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，1992，28(5):397－404.

［9］成俊卿.木材学［M］.北京:中国林业出版社，1985.

［10］俞新妥.混交林营造原理及技术［M］.北京:中国林业出版社，1989.