木荷人工林生物量及生产力研究

韦昌幸，张党权，王凤琴，严 理，秦武明

（1.广西国有高峰林场，南宁 530001；2.中南林业科技大学 林业生物技术湖南省重点实验室，湖南长沙 410004；3.广西大学林学院，南宁 530004）

森林生物量是指在特定的时间范围内，单位面积内实存生活的某个或某几个生物物种或一个整体生物群落中的有机物质干重[1]。木荷（Schima su⁃perba）为山茶科（Theaceae）木荷属常绿大乔木，又名荷木、荷树；广泛分布于我国安徽、广东、湖南、贵州、广西等地，属东亚亚热带常绿阔叶树种；因其鲜叶含水率高，不易燃烧，是我国南方地区主要防火树种之一。李志辉等[2]将木荷列为珍贵树种，因其具有较高的经济价值和生态价值。

目前，对木荷的研究主要集中在育苗[3]、造林技术[4]、生态群落和功能[5-7]、病虫害防治[8-9]、群落生物量[10]等方面。对木荷人工林生物量及其生产力的研究还未见报道。本文从生物量及生产力入手，研究48年生木荷人工林的生长情况，为木荷人工林科学、快速发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广西国有高峰林场六里分场10林班36 小班（108°21'E，22°58'N），年均温度21.8℃，极端高温40℃，极端低温-2℃，≥10℃年积温约7 200℃，年均降水量1 350 mm，主要降雨月份为5—9月，年日照时数1 450～1 650 h，蒸发量1 250～1 620 mm，空气相对湿度79%。土壤类型主要为赤红壤，厚度80 cm 以上，腐殖质层约15～20 cm，持水能力、保肥能力均较好。木荷人工林造林苗木为实生苗，株行距约3 m×3 m，调查时林龄为48年，林分郁闭度为0.7，林分保存密度为976株/hm2。

1.2 研究方法

1.2.1 林分调查与解析木选取

对试验林进行实地踏查后，按照典型选样原则选取木荷人工林临时标准样地4 块，每块样地400 m2（20 m×20 m）。测量所有木荷的冠幅、胸径、树高、枝下高等数据，挑选8株能代表样地实际胸径平均水平的样木作为解析木（标准木），这些解析木必须是生长正常且不断梢的。

1.2.2 生物量与生产力测定

单株标准木生物量测定。单株标准木生物量为地上部分生物量和根系部分生物量的总和。地上部分生物量为树干、树皮、树枝和树叶生物量的总和。根系部分生物量为根蔸、粗根、中根和细根生物量的总和。对地上部分各器官和地下部分各器官进行采收后，现场分别称量记录鲜重，各取样500～1 000 g 带回实验室，放入烘干箱用85℃恒温烘干至重量不变，计算各器官的含水率和干质量，最后推算木荷各器官的生物量，求算木荷单株总生物量。其中根系部分采用全根挖掘方法，粗根直径≥2.0 cm、中根直径0.5～2.0 cm、细根直径＜0.5 cm。

乔木层生物量测算。建立生物量模型是研究森林生物量最主要的方法，也是比较准确而有效的方式[11]。根据各径阶标准木各器官的生物量，计算各径阶标准木总生物量。根据木荷标准木生物量数据，分别建立树干、树皮、树枝、树叶、根兜、粗根、中根、细根各器官及单株生物量的回归模型。将样方实际测量所得的树高和胸径数值带入公式逐一计算，得出木荷林样方生物量总和，最后推算林分总生物量。

林下层生物量测定。每个标准地内各设置6个小样方，每个小样方的面积为1 m2（1 m×1 m），分别记录小样方内植物的种类、数量、高度和覆盖度等数据。由于木荷人工林郁闭度大，林下层植被量少，收获时采取混合采收的方法。采用样方收获法，分别采收灌草层植物和凋落物，现场测定并记录，各取样200～500 g带回实验室，放入烘干箱用85℃恒温烘干至重量不变，分别求算灌草层、凋落物层的含水率和干质量，最后求算出木荷林下层总生物量。

生产力的测算。采用生物量年平均生长量指标对48年生木荷人工林生产力进行估算，各器官生产力为各器官的生物量除以各器官生长年限所得数值。48年生木荷生长年限长，因新陈代谢等原因，各器官的生长年限实际有所不同。参照灰木莲（Manglietia glauca）人工林生物量和生产力的研究[12]、广西英罗港5种红树植物群落的生物量和生产力[13]研究方法，本文按48年计算树干、树皮和根蔸的生长年限，按20年估算粗根、大枝、侧枝的生长年限，按5年估算树叶、中根、细根的生长年限。因无法统计测算木荷林中被虫食的生物量和已凋落分解的生物量，所以由此方法估算出的林分生产力比真实值稍偏小。

2 结果与分析

2.1 木荷生物量估算模型

根据测定所得标准木生物量，以及各器官生物量结果，以关系式W=aDb和W=a（D2H）b，对木荷人工林生物量与胸径（D）和树高（H）的关系借助计算机进行拟合，筛选最优生物量估算模型。结果表明，木荷各器官和单株生物量拟合以单株生物量的估算模型效果最理想，拟合相关系数达0.988 7（表1）。

表1 各器官和单株生物量回归模型Tab.1 Regression models of biomass for individual and each organ

2.2 木荷单株生物量的分布

木荷单株生物量为81.61～576.12 kg，最大径阶单株生物量是最小径阶的7.06 倍；12 cm 径阶的单株生物量为81.61 kg，16 cm 径阶为137.68 kg，20 cm径阶为230.89 kg，24 cm 径阶为303.01 kg，28 cm 径阶为391.13 kg，32 cm 径阶为576.12 kg；单株各器官生物量随径阶的增长而增长；不同径阶生物量在各器官的分配呈现一致的规律，表现为树干＞树根＞树皮＞树枝＞树叶（表2）。

表2 木荷人工林不同径阶单株生物量分布Tab.2 Individual biomass distribution of different diameter classes of Schima superba plantation

2.3 木荷人工林林分生物量分析

木荷人工林乔木层生物量为268.71 t/hm2，占林分总生物量（281.79 t/hm2）的95.36%，其中地上部分和地下部分生物量分别为205.45和63.26 t/hm2，占乔木层比重分别为76.46%和23.54%，占林分总生物量比重为72.91%和22.45%（表3）。乔木层各器官生物量占林分总生物量比重排序为树干（45.70%）＞根篼（16.03%）＞树皮（13.32%）＞树枝（11.43%）＞粗根（4.43%）＞树叶（2.46%）＞中根（1.70%）＞细根（0.29%）。

木荷人工林林下层总生物量为13.08 t/hm2，仅占林分总生物量的4.64%。其中凋落物层、灌草层的生物量分别为8.42和4.66 t/hm2，分别占林分总生物量的2.99%和1.65%。

表3 木荷人工林生物量分布Tab.3 Biomass distribution of Schima superba plantation

2.4 木荷人工林生产力

与生物量不同，生产力主要衡量生物量的累积速率。木荷人工林总生产力为7.89 t·hm-2·a-1，乔木层生产力为7.77 t·hm-2·a-1，占总生产力的98.48%；灌草层生产力为0.12 t·hm-2·a-1，占比1.52%；生产力在地上部分、地下部分、灌草层的分布情况为地上部分（81.75%）＞地下部分（16.73%）＞灌草层（1.52%）；乔木层各器官生产力顺序为树干（34.49%）＞树枝（20.72%）＞树叶（17.76%）＞根篼（12.10%）＞树皮（10.04%）＞粗根（3.34%）＞中根（1.29%）＞细根（0.26%）（表4）。

表4 木荷人工林生产力分布情况Tab.4 Productivity and distribution of Schima superba plantation

3 结论与讨论

木荷人工林生物量地上部分（205.45 t/hm2）与地下部分（63.26 t/hm2）的比值为3.25，相比其他树种偏小，如贵州西部光皮桦（Betula luminifera）的比值为6.75[14]，15年生桉树（Eucalyptus）的比值为5.24[15]，原因主要为木荷地上部分生长相对缓慢，地下根系生长较发达。木荷人工林根蔸和粗根的生物量占地下部分生物量的91.15%，中根与细根的生物量很少，说明木荷主根系发达，侧根不发达。

结果显示，木荷人工林95.36%的生物量来自乔木层，林下层仅为4.64%。李春叶[16]在研究细叶云南松（Pinus yunnanensisvar.tenuifolia）生物量与生长规律中指出，细叶云南松乔木层生物量为461.95 t/hm2，占林分总生物量的95.79%，与本研究结果一致。木荷人工林乔木层生物量占比大而林下层生物量占比特别小的原因为乔木层郁闭度过高，林下层光线严重不足，形成了林下相对阴凉的小气候，林下植被在小气候中无法很好的生长和发育，其所累积的生物量也严重偏少。在实际生产经营活动中，可通过适当的间伐抚育降低林分郁闭度，让林下阳光更充足，增加林下植被量，从而增加林下生物量的累积。

木荷人工林总生产力为7.89 t·hm-2·a-1，相对其他树种偏小，如50年生青冈栎（Cyclobalanopsis glau⁃ca）林分总生产力为18.57 t·hm-2·a-1[17]，主要原因为木荷林早期造林时管护相对粗放，生长过程中未进行间伐抚育管理，以及在生长的过程中受到人为因素和自然因素的影响等。同时木荷在林业经营中普遍作为防护树种来经营，江雪梅等[18]在探讨茂名市防火林带树种选择时指出，木荷的防火能力随树龄的增大而增强；吴家星[19]在生物防火林带树种选择及其营造技术研究中指出木荷是主要防火树种之一，所以在实际经营管理过程中，更重视木荷的防火作用，忽视了木材的产量，不重视良种育苗、施肥抚育、间伐管理等技术措施。在木荷人工林营造中，应结合木荷林的种植目的，采取必要的技术手段，让木荷人工林发挥更好的经济效益和社会效益。