苦槠次生林生长规律与生物量分析

苏宗万

(光泽县止马林业工作站，福建 光泽 354101)

苦槠次生林生长规律与生物量分析

苏宗万

(光泽县止马林业工作站，福建 光泽 354101)

采用常规的标准地调查方法、树干解析方法对福建省光泽县司前乡举安村苦槠次生林的生长规律与生物量进行研究。结果表明：苦槠次生林乔木层有35个树种，苦槠平均木年龄为40 a，密度(310株·hm-2)仅占乔木层总株数的25%，但蓄积量占总蓄积量(141.97 m3·hm-2)的69.52%，居优势地位；苦槠的侧根发达，细根较少，早期生长缓慢，树高连年生长量、平均生长量最大峰值分别是第13年、第17年；胸径连年生长量、平均生长量最大峰值分别是第9年、第24年；苦槠的平均木单株材积(去皮)连年生长量、平均生长量在40 a中均处于上升趋势，但连年生长量少数年份有波动，于第37年出现最大值(0.018 24 m3·a-1)，两曲线未相交且相距较远，表明单株材积未达到数量成熟年龄。苦槠次生林乔木层密度为1240株·hm-2，总生物量约为141.54 t·hm-2；40年生苦槠次生林单株生物量为317.39 kg·株-1，各器官的生物量大小顺序为：树干(去皮)>枝>根>皮>叶。

苦槠；次生林；生长规律；根系；生物量

苦槠(Castanopsissclerophylla)是壳斗科(Fagaceae)锥属(Castanopsis)常绿乔木树种，产长江以南五岭以北各地，喜光、耐旱，枝繁叶茂，寿命长，抗性强，是次生林重要的先锋树种和建群树种[1]，也是优良的城市和庭院绿化树种；木材淡棕黄色，较密致，坚韧，富于弹性，为优良的家具、农具用材，也是优良的培育食用菌材料；种仁是制粉条和苦槠豆腐的原料[2-3]。目前，国内学者对苦槠的研究主要集中于苦槠种子的经济价值和开发利用[1-3]，苦槠造林技术、人工混交林、林下套种[1-4]等方面，但对苦槠次生林的生长规律未见报道。本文对福建省光泽县司前乡举安村的一片苦槠次生林采用林分标准地调查、树干解析、生物量测定的方法进行研究，揭示苦槠的生长规律，为苦槠次生林的保护和人工林培育提供参考。

1 研究区概况

研究区位于福建省北部的光泽县司前乡举安村，北纬27°46.848′、东经117°28.479′，属闽江上游富屯溪源头，居武夷山北段，坡向东南，海拔320～350 m，苦槠次生林分布于山坡上部和山脊上，土壤为山地红壤，立地等级为Ⅲ级。该地属于亚热带地区，气候温暖湿润，年均气温17.9 ℃，年均降水量1731 mm，年均相对湿度约80%，年无霜期268 d。

2 研究方法

2.1林分生长量调查方法

采用常规的标准地调查方法，沿次生林中苦槠分布较多的山坡上部和山脊连续设立10 m×10 m的标准地20块(总面积2000 m2)，对标准地内所有树高≥3 m的乔木层植物进行每木调查，调查指标包括树种名称、胸径、树高、冠幅。采用断面积加权方法计算乔木层各树种的平均胸径和平均树高。采用施恭明等[5]修订的福建省阔叶树二元材积方程V=0.0000685634D1.933221H0.867885计算阔叶树(除苦槠外)单株材积；苦槠单株材积采用树干解析法和圆台体积公式测定；采用施恭明等[6]修订的福建省马尾松二元材积方程：V=0.0000705985D1.8738831H0.9103613计算马尾松单株材积；采用杉木二元材积公式[7]：V=0.00005877042D1.9699831H0.89646157计算杉木单株材积；式中：V为单株材积(m3)；D为胸径(cm)；H为树高(m)。

2.2树干解析方法

2.3生物量测定方法

利用上述3株苦槠样木同时进行各器官生物量调查。生物量测定采用常规的分层切割法：样木伐倒并锯下树干圆盘后，测定树干各区分段树干、树枝的鲜重；用柴刀剥离树干和树皮，再分别测定鲜重，并取样带回室内测定含水率；将树枝的枝叶分开，枝再分为不同径级(>10、5～10、2～5、1～2、0.5～1、<0.5 cm等)，分别测定其鲜重，并取样带回室内测定含水率；地下部分(根系)生物量测定采用全挖法，根系分为根桩和直径>10、5～10、2～5、1～2、0.5～1、0.2～0.5、<0.2 cm等不同径级的根，测定鲜重并取样测定含水率。植株含水率样品测定鲜重后，放入鼓风干燥箱中于80 ℃烘干至恒重，测定干重，并采用如下公式计算绝对含水率：绝对含水率(%)=(鲜重-干重)/干重×100，然后，将各器官鲜重用含水率换算成干重(生物量)。

3 结果与分析

3.1苦槠次生林乔木层各树种生长状况

苦槠次生林乔木层(树高≥3 m)有35个树种，密度1240株·hm-2，总蓄积量141.97 m3·hm-2。其中苦槠密度为310株·hm-2，仅占乔木层总株数的25%，但其平均胸径最大(25.75 cm)，最大胸径达79.00 cm，胸高断面积占总胸高断面积的67.22%，占总蓄积量的69.52%，居优势地位；乔木层中断面积第2至第10位的树种依次是：枫香(Liquidambarformosana)、青冈(Cyclobalanopsisglauca)、杉木(Cunninghamialanceolata)、油茶(Camelliaoleifera)、马尾松(Pinusmassoniana)、桃叶石楠(Photiniaprunifolia)、拟赤杨(Alniphyllumfortunei)、马银花(Rhododendronovatum)、椤木石楠(Photiniadavidsoniae)，其余25个树种总密度355株·hm-2，但胸高断面积仅占乔木层总断面积的4.26%，蓄积量仅占乔木层总蓄积量的2.50%。苦槠在次生林乔木层中的高径比(树高除以胸径的比值)为40，是所有树种中最小的(表1)，说明苦槠树高生长速度相对较慢。

表1 苦槠次生林乔木层(高度≥3 m)主要树种生长状况

3.2苦槠平均木生长过程

对于具有年轮的树木来说，树干解析是研究其生长过程的一种常规方法。次生林苦槠平均木的年龄为40 a，胸径(带皮)为25.75 cm，树高为10.35 m，根据树干解析的结果，其去皮胸径为24.01 cm，去皮单株材积为0.27572 m3，单株带皮材积为0.31837 m3，形数0.59067。

3.2.1 胸径(去皮)生长过程 由图1可知，苦槠胸径的生长出现较晚，第8年才开始有胸径生长，胸径总生长量在10、20、30、40年生时分别为3.94、13.05、19.51、24.01 cm；胸径连年生长量在0.30～1.43 cm·a-1之间，年际间有一定波动，第9年达最大值(1.43 cm·a-1)，随后呈现下降趋势；胸径平均生长量在0.17～0.67 cm·a-1之间，开始几年增加较快，随后平稳，第24年达最大值(0.67 cm·a-1)，然后缓慢下降。

图1 苦槠次生林平均木胸径(去皮)生长曲线

3.2.2 树高生长过程 由图2可知，苦槠树高生长较慢，树高总生长量在5、10、20、30年生时分别为0.88、2.26、5.66、7.98 m，40年生时的树高仅为10.35 m。苦槠树高连年生长量在0.10～0.68 m·a-1之间，年际间也具有较大的波动性，在13年生时达最大值(0.68 m·a-1)，至第25年达最低值(0.10 m·a-1)；树高平均生长量在0.15～0.30 m·a-1之间，第17年达最大峰值(0.30 m·a-1)。从定期生长量看，前10 a树高仅生长了2.26 m，第10～20年树高生长速度加快，定期生长量为3.40 m，20年生时的树高达5.66 m，随后生长速度减缓，第20～30年树高定期生长量为2.32 m，30年生树高总生长量为7.98 m，第30～40年的树高定期生长量为2.37 m，比前期略有增加，但总体生长速度较为平稳。

图2 苦槠次生林平均木树高生长曲线

3.2.3 单株材积(去皮)生长过程 由图3可知，苦槠单株材积(去皮)早期生长缓慢，5年生时总生长量仅为0.00020 m3，10年生后总生长量增长迅速，10、20、30、40年生时分别为0.00363、0.05081、0.14304、0.27572 m3，到了40年生仍处于上升趋势；单株材积(去皮)连年生长量介于0.00001～0.01824 m3之间，除了少数年份外(可能是气候的影响)，苦槠单株材积连年生长量均为递增趋势，曲线有一定的波动性，但波动幅度小于胸径和树高的波动；苦槠单株材积连年生长量从第2年起始终大于平均生长量，第37年出现最大值(0.01824 m3·a-1)；苦槠单株材积平均生长量曲线与连年生长量曲线均呈上升趋势，两曲线未相交且相距较远，说明苦槠的单株材积远未达到数量成熟年龄。

图3 苦槠次生林平均木单株材积(去皮)生长曲线

3.3生物量

森林生物量是森林生态系统的重要指标，是评价森林生产力、碳储量、物质循环等森林特征的基础[9]。林木生物量及其各器官的分配受其生物学特性和立地条件的共同影响。

从表2可见，40年生苦槠次生林平均木全株生物量为317.39 kg·株-1，单位面积生物量为98.39 t·hm-2。假设乔木层生物量与蓄积量成正比，那么包括其他树种在内的次生林乔木层总生物量估计值=乔木层蓄积量(141.97 m3·hm-2/苦槠蓄积量(98.69 m3·hm-2)×苦槠生物量(98.39 t·hm-2)=141.54 t·hm-2，小于武夷山丝栗栲天然林乔木层(272.97 t·hm-2)[10]，但远大于浙江天童苦槠次生灌丛(16.77 t·hm-2)[11]。次生林苦槠地上部分生物量为237.69 kg·株-1，占全株生物量的74.89%，其中树干(去皮)生物量为136.15 kg·株-1，占地上部分的57.28%，占全株生物量的42.90%，比例最大；其次是树枝，生物量为79.86 kg·株-1，占全株生物量的25.16%。各器官的生物量从大到小的顺序为：树干(去皮)>枝>根>树皮>叶；苦槠平均木地下部分(根系)的生物量为79.70 kg·株-1，根冠比为0.34，比武夷山丝栗栲天然林(0.29)[10]大，说明苦槠的根系比丝栗栲更发达。

表2 苦槠次生林生物量及其分配

苦槠的根桩占地下生物量的比例最大(41.22%)，其次为2～5 cm根(21.70%)和>10 cm根(17.97%)；直径在2 cm及以上的根生物量占根系总生物量93.99%；直径<0.2 cm的根称为“细根”，承担着林木水分和养分吸收的功能，仅占根系总生物量的1.54%，占全株生物量的0.39%，单位面积生物量为0.38 t·hm-2。苦槠侧枝发达，总生物量为79.86 t·hm-2，占地下部分生物量的33.60%，仅次于树干，其中5～10 cm径级比例最大，占全部枝的67.05%，其次为2～5 cm径级，占全部枝的17.36%。

4 小结与讨论

福建光泽苦槠次生林乔木层有35个树种，苦槠密度(310株·hm-2)仅占乔木层总株数的25%，但蓄积量占总蓄积量(141.97 m3·hm-2)的69.52%，居优势地位；苦槠高径比最小(0.40)，这与其生物学特性有关；苦槠次生林平均木年龄为40 a，带皮胸径25.75 cm，去皮胸径23.38 cm，树高10.35 m，单株去皮材积为0.27572 m3，单株带皮材积为0.31837 m3，形数0.59067。虽然苦槠根冠比为0.34，大于武夷山丝栗栲天然林(0.29)[10]，且侧枝发达，占地下部分生物量的33.60%，但苦槠的细根仅占根系总生物量的1.54%，导致次生林苦槠早期生长缓慢，所以在栽培苦槠时可适当添加生根剂和磷肥，以促进根生长，增强林木对养分的吸收。

苦槠次生林早期生长缓慢，胸径生长第8年才出现，胸径和树高连年生长量均有一定波动，但树高波动性大于胸径；胸径连年生长量在0.30～1.43 cm·a-1之间，平均生长量在0.17～0.67 cm·a-1之间，连年生长量高峰值(1.43 cm·a-1)出现较早(第9年)，但平均生长量高峰值(0.67 cm·a-1)出现较晚(第24年)；树高连年生长量在0.10～0.68 m·a-1之间，树高平均生长量在0.15～0.30 m·a-1之间，树高连年生长量最大值(0.68 m·a-1)出现的时间(第13年)比胸径晚，但树高平均生长量最大值(0.30 m·a-1)出现的时间(第17年)比胸径早，表明苦槠树高速生期出现较晚但结束早，导致苦槠树高总生长量较低。

苦槠次生林单株材积(去皮)连年生长量介于0.00001～0.01824 m3之间，总体上呈现为递增趋势，其波动性小于胸径和树高，从第2年起始终大于平均生长量，于第37年出现最大值(0.01824 m3·a-1)；苦槠单株材积平均生长量曲线与连年生长量曲线均呈上升趋势，两者未相交且相距较远，表明其单株材积远未达到数量成熟年龄。

苦槠次生林乔木层总生物量约为141.54 t·hm-2，小于武夷山丝栗栲天然林乔木层(272.97 t·hm-2)，但远大于浙江天童苦槠次生灌丛(16.77 t·hm-2)[11]。苦槠次生林地上部分生物量为237.69 kg·株-1，占全株生物量的74.89%，其中树干(去皮)生物量为136.15 kg·株-1，占全株生物量的42.90%，比例最大；苦槠侧枝发达，其生物量占全株生物量的25.16%，各器官的生物量从大到小的顺序为：树干(去皮)>枝>根>树皮>叶。

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AnalysisofGrowthRhythmandBiomassofACastanopsissclerophyllaSecondaryForest

SUZongwan

(ZhimaForestryWorkStationofGuangzeCounty，Guangze354101，Fujian，China)

Growth rhythm and biomass of aCastanopsissclerophyllasecondary forest in Guangze county，Fujian Province were studied.The results showed that there were 35 tree species in tree layer of theC.sclerophyllasecondary forest，suggesting high tree species diversity，butC.sclerophyllawas the dominant species.Although lateral root of theC.sclerophyllawas relatively highly developed，but the less developed fine root lead to low growth rate of theC.sclerophyllatree in the early stage.Peak values of current annual increment and mean annual increment of tree height were recorded at 13 and 17 years old，respectively.Peak values of current annual increment and mean annual increment of DBH (diameter at breast height) were recorded at 9 and 24 years old，respectively.Current annual increment and mean annual increment of a mean sample tree volume (inside bark) of the C.sclerophylla both showed increasing trends over the whole 40-year period，with the former fluctuated in a few years with peak value of 0.018 24 m3·a-1at 37 years of age，but both of the growth curves did not intersect and they were far apart each other indicating that tree volume did not reached quantitative maturity age.Tree density and tree biomass in the tree layer of theC.sclerophyllasecondary forest were 1240 trees·hm-2and 141.54 t·hm-2，respectively.Biomass of a 40-year-oldC.sclerophyllamean sample tree were 317.39 kg·stem-1and biomass of different organs were in the order：stem (inside bark)>branch>root>bark>leaf.

Castanopsissclerophylla；secondary forest；growth rhythm；root system；biomass

10.13428/j.cnki.fjlk.2017.03.013

2017-03-30；

： 2017-06-11

福建省林业厅科研项目(苦槠种质资源收集、保存与评价，闽林科[2012]函2号)

苏宗万(1967—)，男，福建光泽人，光泽县止马林业工作站工程师，从事森林培育工作。E-mail：gzszw@163.com。

S718.55+6

： A

： 1002-7351(2017)03-0063-06