吊皮锥人工林生物量研究

2020-10-30吴宏扬梁乃鹏

安徽农学通报 2020年19期

吴宏扬梁乃鹏

摘要：以广西国有维都林场27年生吊皮锥人工林为试验对象，采用标准木法、样方收获等方法对其生物量的分布情况进行了研究。结果表明：在吊皮锥林木单株生物量分配中，不同径阶各器官生物量均值的大小顺序为：树干（281.28kg·株-1）>枝（136.16kg·株-1）>根兜（97.65kg·株-1）>叶（11.87kg·株-1）>粗根（10.26kg·株-1）>中根（5.84kg·株-1）>细根（4.19kg·株-1）。林分的总生物量为272.57t·hm-2，乔木层的生物量为263.87t·hm-2，占林分总生物量的96.81%;灌木层、草本层及凋落物层的生物量分别为0.26t·hm-2、0.43t·hm-2和8.01t·hm-2。根据各径阶标准木器官与胸径（D）、树高（H）之间的相关关系建立各器官生物量与测树因子的估测模型，不同径阶各器官生物量拟合方程的决定系数R2均大于0.9，拟合的模型精度较高，可用于生物量的估算。

关键词：吊皮锥;人工林;生物量

中图分类号 S79文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）19-0070-04

Study on Biomass of Castanopsis kawakamii Hayata Plantation

WU Hongyang et al.

（Guangxi State owned Weidu Forest Farm，Laibin 546100，China）

Abstract：The biomass distribution of 27-year-old Castanopsis davidiana plantation in Weidu forest farm of Guangxi Province was studied by standardtree method and quadrat harvest method.the results showedthat：inthe biomass allocation of individual plant，the order of biomass mean value of each organ in different diameter classes was：trunk（281.28kg·plant-1）> branch（136.16kg·plant-1）> root pocket（97.65kg·plant-1）> leaf（11.87kg·plant-1）> coarse root（10.26kg·plant-1）> middle root（5.84kg·plant-1）> fine root（4.19kg·plant-1）.The total biomass of the stand was 272.57t·hm-2，that ofthetree layer was 263.87t.hm-2，accounting for 96.81% ofthetotal biomass ofthe stand;the biomass ofthe shrub layer，herb layer and litter layer was 0.26t·hm-2，0.43t·hm-2 and 8.01t·hm-2，respectively. Accordingtothe correlation betweenthe standard wood organs and DBH（d）andtree height（H），the estimation model of biomass andtree measurement factor of each organ was established.the coefficient of determination ofthe fitting equation of biomass of each organ in different diameter order was greaterthan 0.9，andthe fitting model had high precision and could be used for biomass estimation.

Key words：Castanopsis kawakamii Hayata; Plantation; Biomass

吊皮锥（Castanopsis kawakamii Hayata）为壳斗科常绿高大乔木，是亚热带的珍贵树种之一，具有树干高大、树形优美、材质优良且生长较快等特点，其木材广泛用于家具生产、建筑材料以及工艺品加工等方面[1-3]。目前，对吊皮锥的研究已取得了一定的成果，主要集中在吊皮锥的育苗[4-5]、种群分布特征[6-8]、生物量[9-10]等方面。吊皮锥在广西海拔500m以上的石山地区有一定的天然分布，但由于缺乏吊皮锥人工造林技术的研究，导致目前吊皮锥在南方山地的人工栽培极少。因此，开展对吊皮锥的保护及开发利用的研究十分有必要。为此，笔者以27年生吊皮锥人工林为试验对象，开展了吊皮锥人工林生物量的研究，探讨吊皮锥人工林在应对气候变化中的作用，以期通过合理的经营提高吊皮锥人工林的生态功能，为推广吊皮锥人工林提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况试验地位于广西壮族自治区国有维都林场永福县堡里镇造林点（24°47′17.89″N，110°4′4.23″E）。属亚热带季风气候区，冬短夏长，气候温和，日照充足，雨量充沛。年平均气温20.6℃，极端最高温度40℃，极端最低温度-3.5℃，≥10℃的年积温在7100℃以上，年均降雨量1180mm以上，且多集中在5—9月，占全年降雨量的74.1%，年无霜期达322d。试验地平均海拔504m，平均坡度约25°，土壤则由第3系中的不同母岩和母质发育而成，山多、丘陵多，属于典型的喀斯特地貌。以赤红壤居多，土层平均厚度在80cm以上。所调查林分保存密度为515株·hm-2，林分郁闭度0.85。林分的灌木层以越南悬钩子（Rubus cochinchinensis）、九节芒（Psychotria rubra）为优势，少量分布三叉苦（Crescentia alata H.B.K.）、鸭脚木（Schefflera octophy）等;草本层以金毛狗（Cibotium baromerz）、東方乌毛蕨（Blechnum oriental）为优势，少量分布海金沙（Lygodium japonicum）、五节芒（Miscanthus floridulus）等。

1.2 试验方法植物样品的采集及C含量的测定：在吊皮锥人工林林分内选择海拔、坡向、坡位等立地条件相同选定3块面积为400m2（20m×20m）的方形标准地。在每个标准地内以2cm为1个径阶选择健康无病虫害、不断梢的标准木1株。树干用Monsic分层切割法[28]，用以测定树干的含水率和树皮率[11]。根系部分采用全根挖掘法[12]，由样品干重换算出标准木的生物量，然后建立树木各组分（树叶、树枝、干材、树皮和树根）与胸径的回归模型，并用拟合的最优模型估算林分的生物量[13]。同时进行林下植被生物量、凋落物调查，根据含水率计算灌草层和凋落物层的生物量[14]。

1.3 生物量计算方法生物量的计算采用径阶标准木法，在样地中进行每木检尺（测量树高、胸徑），根据所测林木的胸径分配径级并按比例从各径级中选择标准木，用标准木的各组成（干、枝、叶、根）的平均生物量乘以样地中该径级林木的株数，各径级生物量相加后得到样地的人工林总生物量;灌木层、草本层和凋落物层生物量采用实地收货法获得[11]。数据整理后用Excel 2003软件处理数据和制作相关图表，显著性差异采用 SPSS 19.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同径阶单株生物量及分配情况由表1可知，吊皮锥各器官的生物量随着径级的增加而呈现不同程度的增大，其中树干的增大趋势最为明显。22径阶树干的生物量为189.72kg·株-1，而32径阶树干生物量达到401.15kg·株-1，后者是前者的2.11倍。由此可看出，在吊皮锥人工林内林分的变化不是很大，林相应较为整齐，树干生物量的差异受胸径变化的影响较大。从各径阶不同器官生物量的分布情况来看，树干所占生物量最大，达51.40%，而树枝24.88%的生物量均值仅次于树干，两者相加为76.28%，占单株生物量均值的绝大部分，说明吊皮锥人工林地上部分生物量较为丰富。各径阶吊皮锥不同器官生物量均值由大到小的顺序为：树干（281.28kg·株-1）>枝（136.16kg·株-1）>根兜（97.65kg·株-1）>叶（11.87kg·株-1）>粗根（10.26kg·株-1）>中根（5.84kg·株-1）>细根（4.19kg·株-1）。27年生的吊皮锥地上、地下生物量比为3.64：1，这与郑燕明[6]对青钩拷地上部分和地下部分生物量组成研究结果基本一致。

2.2 生物量相对生长方程的拟合林木各器官的生长与树高、胸径存在着密切的关系。将6个径阶标准木测定数据作为样本单元，运用数学回归分析，以林木各器官生物量（W）为因变量，以测树因子（D2H）为自变量，建立各器官生物量的回归方程。选用7个经验模型进行拟合[10-12]，筛选出决定系数R2值最大，F检验值最大的拟合方程作为器官生物量生长最优回归模型。拟合结果见表2，不同径阶各器官生物量拟合方程的决定系数R2均大于0.9。说明吊皮锥各器官生物量的生长、变化与测树因子（D2H）的关联度密切，也较有规律性，可运用于不同径阶生物量对乔木层生物量的估算。

2.3 吊皮锥人工林各器官生物量的径阶分根据不同径阶株数及生物量，结合生物量拟合方程，推算吊皮锥人工林林分生物量，其结果见表3。从表3可以看出，22径阶的活立木数量最多（131株/hm2），其次是26径阶为111株/hm2，最少的则是32径阶为51株/hm2。从整体保存株数来看，随着径阶的增大，保存株数逐渐减少。这可能是林分自然稀疏的结果：格氏栲人工林43年生时的林分密度和郁闭度因自然稀疏有所下降[16]。吊皮锥人工林内生物量最大的是26径阶，生物量为54.499t·hm-2，占乔木层生物量的21.05%;生物量最少的是24径阶，生物量为29.067株/hm2，占乔木层生物量的11.23%;而32径阶的生物量为41.174t·hm-2，仅占乔木层生物量的15.91%。由此可知，乔木层各径阶的总生物量并不随着径阶的增大而比重增加，而是由径阶株数和和单株生物量共同影响的。林分各径阶地上、地下部分生物量分别为206.75t·hm-2、57.12t·hm-2，分别占乔木层生物量的78.35%、21.65%，相比于46年生灰木莲13.51%的根系比例[17]。吊皮锥根系发达，有助于营养物质的吸收，在防风、保持水土、改良土壤方面也有较大的作用。

2.4 吊皮锥人工林林分生物量林分生物量直接反映了该林分有机质生产和积累水平[17]。从表4可以看出，吊皮锥人工林乔木层的生物量为263.87t·hm-2，占林分总生物量的96.81%，在吊皮锥人工纯林中，乔木层占了绝大部分的生物量比例。林下植被是人工林生态系统的重要组成部分，对于人工林的养分循环、保持水土、地力恢复以及森林的生物多样性具有显著影响。灌木层和草本层的生物量分别为0.26t·hm-2、0.43t·hm-2，所占林分生物量的比例为0.10%、016%，说明林下植被较为稀疏。凋落物层的生物量为8.01t·hm-2，占林分生物量的2.94%。可见，吊皮锥人工林的凋落物较为丰富，有利于林地的养分循环。

3 结论与讨论

由本次试验可知，吊皮锥单株及各器官的生物量均随着径级的增加而呈现出不同程度的增大，林木各器官生物量的大小顺序为：树干>枝>根兜>叶>粗根>中根>细根。

不同径阶各器官生物量拟合方程的决定系数R2均大于0.9，吊皮锥各器官生物量与测树因子（D2H）拟合的相对生长模型精度高，说明生物量拟合方程的可靠性高，可运用于吊皮锥各器官生物量的推算。

27年生的吊皮锥人工林林分总生物量为272.57t·hm-2，是壳斗科26年生红椎纯林乔木层的生物量（117.927t·hm-2）[18]的2.07倍，是同立地条件同林龄观光木人工林生物量（101.26t·hm-2）[11]的2.6倍。其中，乔木层生物量为263.87t·hm-2，占林分生物量的96.81%，地上、地下2个部分分别占林分生物量的75.85%、20.96%。树干占林分生物量的50.48%、枝和叶占25.37%。吊皮锥的枝叶丰茂，相比于所列2个树种的生物量极为丰富，在作为生态林充分发挥其固碳能力的同时，还能缓解珍贵乡土树种的用材需求，为林农带来一定的经济收入。

灌木层、草本层及凋落物层的生物量分别为0.26t·hm-2、0.43t·hm-2和8.01t·hm-2，分别占林分生物量的0.10%、0.16%和2.94%。林下植被生物量占林分生物量的比重很少，说明林下植被稀疏，这可能是人为除草造成的，林分的高郁闭度、透光性差也对林下植被的生长造成了不可忽视的影响。人工除草并不利于凋落物的积累，透光性差会导致微生物对凋落物分解的速率降低，两者影响了养分循环和地力恢复，对人工林的长久发展不利。因此，可在林分生长过程中，選择适当的时期对林分进行抚育间伐，既可促进林下植被生长，增加生物量，又能促进林地的养分循环。

林分的生物量受到立地条件、林分密度、林龄、树种结构，抚育管理等多因素的影响。吊皮锥人工林生态系统灌木层和草本层生物量占总生物量的比重较小（0.26%），对林地的土壤肥力和可持续性经营并不利。因此，今后可在适当的营林阶段采取合理的抚育管理措施，促进林下植被的生长，改善地表植被，提高林分植被覆盖度有利于水土保持;增加凋落物累积量，有助于养分循环和地力恢复，改善土壤的理化性质，同时能增加人工林生态系统的物种多样性，提高林分的稳定性。

本研究对象为20世纪80年代种植的吊皮锥人工林，以当时的育苗技术及抚育管理水平，吊皮锥的生物量已优于红椎等树种，若能选育优质良种苗木、加以当今先进的抚育管理方式（如防治病虫害、施肥、间伐等），应当有助于促进林分的生长、增加生物量。今后进一步加强这方面的研究。

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