连栽杉木林生物的分配特性研究

唐玉芬

(福建省清流国有林场， 福建 三明 365300)

1 材料与方法

根据现有材料，对连栽杉木林进行相关实验，预先了解杉木的习性与实验地(三明市清流县)土壤情况与年降水量等。据了解，对连栽杉木林进行的系列实验在早前就留有记录，可供参考。根据实验地地貌地质，与实验样地预先设置和实地考察后，利用随机取样等方法对连栽杉木林生物的分配特性展开调查研究。在三明市清流县境内，选取实验样地，样地设置根据地貌特征进行选择。

1.1 研究地概况

本研究地为三明市清流县，位于福建西侧、武夷山的南部，九龙溪上游，全县占地1806.3 km2。地处东经116°38′17″～117°10′29″,北纬25°46′53″～26°22′07。陆地面积为1764.15 km2，水域为42.15 km2，各占总面积的97.67%、2.33%，其中森林覆盖率达到84%。全县东西宽53.8 km，南北长65.2 km。东接永安市、明溪县，西连宁化县东部，南与连城、长汀县接壤，北与宁化县南部、明溪县相邻。莹石、钨等矿藏量丰富、是有名的客家祖地之一。年均气温为18.7 ℃，年降水量可达到1000多mm。为低丘陵地貌。土壤为中生代红层盆土。研究地设立多个集水区，随机选取2～3个集水区附近区域，对连栽杉木林生物相关特性展开研究与数据分析。

1.2 样地设置

因杉木的不同年限对地下植被的影响各不相同，所以对杉树培育地的设置也有一定的要求。可在集水区附近根据不同地理选取样地设置(山地、山中、山顶等)，平均分布样地面积与数量，据了解样地附近植株较为茂盛，只有少数地区存在断层现象，不多进行干预，让其自然恢复成林即可。

1.3 生物量测定

生物量测定的工作比较复杂， 需要对样地附近的植物种类与物种增减进行记录。植物生物量测定由地上与地上两部份组成。要测量植株的鲜重与干重，鲜重为植株自然含水状态情况下进行称重，干重即为干燥后除去结晶水的重量，有时也需要计算各个组成部分占总生物个体的比重。于每年固定时期进行测定，并与非样地地区进行比较等。

1.4 建立生物量与树高、胸径相对生长模型

据数据分析与处理的结果发现了生物量与树高、胸径相关的生长模型得到以下植物生长与生物物种波动相关规律表(表1、2)。据记载连栽杉木树林生物逐年呈下降趋势，但不同年限均产生不同的数值波动。其中植株生长变化可以认为其树高、胸径、树冠密度对其有一定的影响。

表1 植物生长与生物物种波动

根据表1可以看出，生物物种反复波动，呈逐年下降趋势，由此可知，生物物种的减少与连栽杉木的生长年份有一定关系，总体趋势是杉木年份越长生物物种种类越少。其中在2000年间杉木林迈向速生阶段，杉木生长速度极快，林间密度迅速增加，树冠迅速扩展，林下日照光逐渐减少，林下木本生物大量减少，但在2001年、2004年、2006年生物物种均有增加，因为在此期间，林间进行了自然整枝，林冠间产生了空隙使得林间绿植密度物种数量与连栽杉树树高、胸径等产生有一定关联。

表2 样区对照组

2 结果与分析

2.1 样地基本情况

近年来，样地植株生长量均为下降趋势。林下植株作为生态系统循环至关重要的一大环节，其生物物种种类逐年减少，这对森林生态系统的稳定性、恢复性带来了极大的考验。目前已有部分样地中，发现连栽杉木林生物分配相关特点。

2.2 杉木单木生物量分析

根据数据分析得出，生物分配特性与连栽杉木林的密度、年份、树冠密度、林下日照光等有一定关系，在实验过程中设置了对照组，即为杉木单木相关生物量数据，将其进行对比。

据表3资料显示，1999～2009年生物物种与生物种类数量占比浮动较小，由相关数据可以看出，杉木原有特性并不是导致杉木林下生物量增加或减少的决定性原因。

表3 杉木单木与生物量变化

2.3 杉木林分生物量分析

近年来，对样地内杉木林生物量，进行了数据检测，结果见表4。

表4 样地杉森林林生物量

根据表4显示，1999年杉木林生物量为206.82 t/hm2，之后一直呈上升趋势，直到2006年杉木林生物量逐渐趋于平稳，相关数据一直在222～226 t/hm2左右波动，之后也未出现增长。针对此进行调查，发现杉木林生物量已达到现有土地承载能力，其土壤水分、碳物质化合物等均达到使用范围。

2.4 杉木林下层生物量

在杉木林培育生长过程中，其林下层生物量呈逐年下降趋势。物种组成与分配状况产生了一定的变化。其中草本植物与木本植物两种植物的生物量变化有着明显的区别。

2.4.1 杉木林下层草本植物生物量

杉木幼林地草本生物物种达到了16种，生物量高达254.98 t/hm2。其生物量主要由蕨菜类和芒组成，占总生物量的56%。其次为淡竹叶和荷泽生物量为25.34 t/hm2，占总生物量的17%。其余12种草本生物量共56.67 t/hm2，占总生物量的27%。其中蕨类占生物量总比例最多，过路黄最少。因该实验地是幼林地，所以生物量为其它杉木林地的3倍。

2.4.2 杉木林下层木本植物生物量

杉木幼林地木本植物种类生物量达到87.67 t/hm2。在木本植物中占据主要地位的为乔木树种，其生物量达到67.56 t/hm2为总生物量的83%，乔木树种中又以盐肤木为主，生物量达到59.34 t/hm2占乔木树种生物量的74%。其次按生物量大小排序依次为其它木本植物、藤本植物、灌木植物。生物量分别是9.43 t/hm2、4.43 t/hm2、 2.23 t/hm2。各占总生物量的19%、12%、 4%。我们调查两地实验区，发现实验结果数据相同，均以乔木树种的生物量最多，数据格局也基本相同。

杉木林在2001年进行了林间整枝，此年间杉木林下层植物量大幅度上升，生物量达230.43 t/hm2。林间树冠密度、林间直照光均有一定变化。根据上述研究结果，可知林下生物量的变化与人工林间管理密不可分。杉木林下层植物生物量存在周期性变化。在杉木林树龄为0-3年时林下生物量达到顶峰。5-7年间杉木进入速生阶段时，故林下生物量迅速减下降。

3 结论与讨论

根据上述研究可知，在连栽杉木林的生长期间，其林下生物分配同年限产生变化有关，其总生物量呈下降趋势。与实验对照区进行对比，得出数据显示呈高度一致。即连栽杉木林生物量的草本生物生物量与木本植物生物量均呈下降趋势。

据多年数据记载，得出连栽杉木林不同时期生物分配量各不相同。同林龄间杉木林生长量与生物生长量成正比。但不同林龄间，草本木本植物结构构成呈现较大差异。草本树本的生物量在一定区域上下波动。在数据记载年间，草本生物量下降40%，木本生物量下降38%，且生物量呈规律性变化。

由于实验地的不同产生了一定的差异，从设置的两块实验地收集得到的数据，可知草本与树本生物量分别为7.34 t/hm2、8.78 t/hm2、8.34 t/hm2、7.89 t/hm2。林下生物量植被覆盖率也有一定变化。说明是由于实验设计方式与收集实验资料方法的不同，所产生的影响。实验数据差异较大的为在一处集水地非耕地区域。其生物量无论草本、木本，均与其它实验区有所差异，据分析，得出主要因其土壤水份充足，且草种等得到了较好的保存。

连栽杉木林在林冠郁闭前，林下植被生物量较大，但至杉木林树龄5～7年生时，杉木林幼林迈向速生阶段，至此林下植被生物量开始减少。杉木林生物7年生时杉木林生物量达到最低值，此时林下环境产生了较大的变化。杉木林速生阶段至杆材阶段生物量呈现波动性下降。期间草本植物生物下降量为74%，木本植物生物下降量少于草本植物为70%。实验样地数据集结得到大抵相同结果。

连栽杉木林生物与杉木林分配格局由于环境因子的变化，产生极大的变化。根据各个实验地收集的数据，得出连栽杉木林生物量分配格局存在极不均匀的状态。如草本植物中的蕨类植物与过路黄生物量存在较大差距。蕨类植物的生物量达到了106.23 t/hm2,而过路黄的生物量仅为2.33 t/hm2，两者相差近50倍。木本植物中以芒生物量为最高，达到了114.22 t/hm2，灌木类生物量最少，其生物量为0.23 t/hm2,两者相差200多倍。

根据上述研究，主要对连栽杉木林生物量、连栽杉木林草本植物生物量、杉木林草本生物生物量变化、连栽杉木林树本植物生物量、杉木林树本植物生物量变化、杉木林林下草本木本植物生量的变化趋势、连栽杉木林生物单木分物量与实验样地的环境因子变化从而产生的杉木林生物量变化规律等几个方面进行了论述。