苦櫧次生林生長(zhǎng)規(guī)律與生物量分析

蘇宗萬(wàn)

(光澤縣止馬林業(yè)工作站，福建 光澤 354101)

苦櫧次生林生長(zhǎng)規(guī)律與生物量分析

蘇宗萬(wàn)

(光澤縣止馬林業(yè)工作站，福建 光澤 354101)

采用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查方法、樹(shù)干解析方法對(duì)福建省光澤縣司前鄉(xiāng)舉安村苦櫧次生林的生長(zhǎng)規(guī)律與生物量進(jìn)行研究。結(jié)果表明：苦櫧次生林喬木層有35個(gè)樹(shù)種，苦櫧平均木年齡為40 a，密度(310株·hm-2)僅占喬木層總株數(shù)的25%，但蓄積量占總蓄積量(141.97 m3·hm-2)的69.52%，居優(yōu)勢(shì)地位；苦櫧的側(cè)根發(fā)達(dá)，細(xì)根較少，早期生長(zhǎng)緩慢，樹(shù)高連年生長(zhǎng)量、平均生長(zhǎng)量最大峰值分別是第13年、第17年；胸徑連年生長(zhǎng)量、平均生長(zhǎng)量最大峰值分別是第9年、第24年；苦櫧的平均木單株材積(去皮)連年生長(zhǎng)量、平均生長(zhǎng)量在40 a中均處于上升趨勢(shì)，但連年生長(zhǎng)量少數(shù)年份有波動(dòng)，于第37年出現(xiàn)最大值(0.018 24 m3·a-1)，兩曲線未相交且相距較遠(yuǎn)，表明單株材積未達(dá)到數(shù)量成熟年齡?？鄼酱紊謫棠緦用芏葹?240株·hm-2，總生物量約為141.54 t·hm-2；40年生苦櫧次生林單株生物量為317.39 kg·株-1，各器官的生物量大小順序?yàn)椋簶?shù)干(去皮)>枝>根>皮>葉。

苦櫧；次生林；生長(zhǎng)規(guī)律；根系；生物量

苦櫧(Castanopsissclerophylla)是殼斗科(Fagaceae)錐屬(Castanopsis)常綠喬木樹(shù)種，產(chǎn)長(zhǎng)江以南五嶺以北各地，喜光、耐旱，枝繁葉茂，壽命長(zhǎng)，抗性強(qiáng)，是次生林重要的先鋒樹(shù)種和建群樹(shù)種[1]，也是優(yōu)良的城市和庭院綠化樹(shù)種；木材淡棕黃色，較密致，堅(jiān)韌，富于彈性，為優(yōu)良的家具、農(nóng)具用材，也是優(yōu)良的培育食用菌材料；種仁是制粉條和苦櫧豆腐的原料[2-3]。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)苦櫧的研究主要集中于苦櫧種子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和開(kāi)發(fā)利用[1-3]，苦櫧造林技術(shù)、人工混交林、林下套種[1-4]等方面，但對(duì)苦櫧次生林的生長(zhǎng)規(guī)律未見(jiàn)報(bào)道。本文對(duì)福建省光澤縣司前鄉(xiāng)舉安村的一片苦櫧次生林采用林分標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查、樹(shù)干解析、生物量測(cè)定的方法進(jìn)行研究，揭示苦櫧的生長(zhǎng)規(guī)律，為苦櫧次生林的保護(hù)和人工林培育提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省北部的光澤縣司前鄉(xiāng)舉安村，北緯27°46.848′、東經(jīng)117°28.479′，屬閩江上游富屯溪源頭，居武夷山北段，坡向東南，海拔320～350 m，苦櫧次生林分布于山坡上部和山脊上，土壤為山地紅壤，立地等級(jí)為Ⅲ級(jí)。該地屬于亞熱帶地區(qū)，氣候溫暖濕潤(rùn)，年均氣溫17.9 ℃，年均降水量1731 mm，年均相對(duì)濕度約80%，年無(wú)霜期268 d。

2 研究方法

2.1林分生長(zhǎng)量調(diào)查方法

采用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查方法，沿次生林中苦櫧分布較多的山坡上部和山脊連續(xù)設(shè)立10 m×10 m的標(biāo)準(zhǔn)地20塊(總面積2000 m2)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)所有樹(shù)高≥3 m的喬木層植物進(jìn)行每木調(diào)查，調(diào)查指標(biāo)包括樹(shù)種名稱、胸徑、樹(shù)高、冠幅。采用斷面積加權(quán)方法計(jì)算喬木層各樹(shù)種的平均胸徑和平均樹(shù)高。采用施恭明等[5]修訂的福建省闊葉樹(shù)二元材積方程V=0.0000685634D1.933221H0.867885計(jì)算闊葉樹(shù)(除苦櫧外)單株材積；苦櫧單株材積采用樹(shù)干解析法和圓臺(tái)體積公式測(cè)定；采用施恭明等[6]修訂的福建省馬尾松二元材積方程：V=0.0000705985D1.8738831H0.9103613計(jì)算馬尾松單株材積；采用杉木二元材積公式[7]：V=0.00005877042D1.9699831H0.89646157計(jì)算杉木單株材積；式中：V為單株材積(m3)；D為胸徑(cm)；H為樹(shù)高(m)。

2.2樹(shù)干解析方法

2.3生物量測(cè)定方法

利用上述3株苦櫧樣木同時(shí)進(jìn)行各器官生物量調(diào)查。生物量測(cè)定采用常規(guī)的分層切割法：樣木伐倒并鋸下樹(shù)干圓盤后，測(cè)定樹(shù)干各區(qū)分段樹(shù)干、樹(shù)枝的鮮重；用柴刀剝離樹(shù)干和樹(shù)皮，再分別測(cè)定鮮重，并取樣帶回室內(nèi)測(cè)定含水率；將樹(shù)枝的枝葉分開(kāi)，枝再分為不同徑級(jí)(>10、5～10、2～5、1～2、0.5～1、<0.5 cm等)，分別測(cè)定其鮮重，并取樣帶回室內(nèi)測(cè)定含水率；地下部分(根系)生物量測(cè)定采用全挖法，根系分為根樁和直徑>10、5～10、2～5、1～2、0.5～1、0.2～0.5、<0.2 cm等不同徑級(jí)的根，測(cè)定鮮重并取樣測(cè)定含水率。植株含水率樣品測(cè)定鮮重后，放入鼓風(fēng)干燥箱中于80 ℃烘干至恒重，測(cè)定干重，并采用如下公式計(jì)算絕對(duì)含水率：絕對(duì)含水率(%)=(鮮重-干重)/干重×100，然后，將各器官鮮重用含水率換算成干重(生物量)。

3 結(jié)果與分析

3.1苦櫧次生林喬木層各樹(shù)種生長(zhǎng)狀況

苦櫧次生林喬木層(樹(shù)高≥3 m)有35個(gè)樹(shù)種，密度1240株·hm-2，總蓄積量141.97 m3·hm-2。其中苦櫧密度為310株·hm-2，僅占喬木層總株數(shù)的25%，但其平均胸徑最大(25.75 cm)，最大胸徑達(dá)79.00 cm，胸高斷面積占總胸高斷面積的67.22%，占總蓄積量的69.52%，居優(yōu)勢(shì)地位；喬木層中斷面積第2至第10位的樹(shù)種依次是：楓香(Liquidambarformosana)、青岡(Cyclobalanopsisglauca)、杉木(Cunninghamialanceolata)、油茶(Camelliaoleifera)、馬尾松(Pinusmassoniana)、桃葉石楠(Photiniaprunifolia)、擬赤楊(Alniphyllumfortunei)、馬銀花(Rhododendronovatum)、欏木石楠(Photiniadavidsoniae)，其余25個(gè)樹(shù)種總密度355株·hm-2，但胸高斷面積僅占喬木層總斷面積的4.26%，蓄積量?jī)H占喬木層總蓄積量的2.50%。苦櫧在次生林喬木層中的高徑比(樹(shù)高除以胸徑的比值)為40，是所有樹(shù)種中最小的(表1)，說(shuō)明苦櫧樹(shù)高生長(zhǎng)速度相對(duì)較慢。

表1 苦櫧次生林喬木層(高度≥3 m)主要樹(shù)種生長(zhǎng)狀況

3.2苦櫧平均木生長(zhǎng)過(guò)程

對(duì)于具有年輪的樹(shù)木來(lái)說(shuō)，樹(shù)干解析是研究其生長(zhǎng)過(guò)程的一種常規(guī)方法。次生林苦櫧平均木的年齡為40 a，胸徑(帶皮)為25.75 cm，樹(shù)高為10.35 m，根據(jù)樹(shù)干解析的結(jié)果，其去皮胸徑為24.01 cm，去皮單株材積為0.27572 m3，單株帶皮材積為0.31837 m3，形數(shù)0.59067。

3.2.1 胸徑(去皮)生長(zhǎng)過(guò)程 由圖1可知，苦櫧胸徑的生長(zhǎng)出現(xiàn)較晚，第8年才開(kāi)始有胸徑生長(zhǎng)，胸徑總生長(zhǎng)量在10、20、30、40年生時(shí)分別為3.94、13.05、19.51、24.01 cm；胸徑連年生長(zhǎng)量在0.30～1.43 cm·a-1之間，年際間有一定波動(dòng)，第9年達(dá)最大值(1.43 cm·a-1)，隨后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；胸徑平均生長(zhǎng)量在0.17～0.67 cm·a-1之間，開(kāi)始幾年增加較快，隨后平穩(wěn)，第24年達(dá)最大值(0.67 cm·a-1)，然后緩慢下降。

圖1 苦櫧次生林平均木胸徑(去皮)生長(zhǎng)曲線

3.2.2 樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程 由圖2可知，苦櫧樹(shù)高生長(zhǎng)較慢，樹(shù)高總生長(zhǎng)量在5、10、20、30年生時(shí)分別為0.88、2.26、5.66、7.98 m，40年生時(shí)的樹(shù)高僅為10.35 m?？鄼綐?shù)高連年生長(zhǎng)量在0.10～0.68 m·a-1之間，年際間也具有較大的波動(dòng)性，在13年生時(shí)達(dá)最大值(0.68 m·a-1)，至第25年達(dá)最低值(0.10 m·a-1)；樹(shù)高平均生長(zhǎng)量在0.15～0.30 m·a-1之間，第17年達(dá)最大峰值(0.30 m·a-1)。從定期生長(zhǎng)量看，前10 a樹(shù)高僅生長(zhǎng)了2.26 m，第10～20年樹(shù)高生長(zhǎng)速度加快，定期生長(zhǎng)量為3.40 m，20年生時(shí)的樹(shù)高達(dá)5.66 m，隨后生長(zhǎng)速度減緩，第20～30年樹(shù)高定期生長(zhǎng)量為2.32 m，30年生樹(shù)高總生長(zhǎng)量為7.98 m，第30～40年的樹(shù)高定期生長(zhǎng)量為2.37 m，比前期略有增加，但總體生長(zhǎng)速度較為平穩(wěn)。

圖2 苦櫧次生林平均木樹(shù)高生長(zhǎng)曲線

3.2.3 單株材積(去皮)生長(zhǎng)過(guò)程 由圖3可知，苦櫧單株材積(去皮)早期生長(zhǎng)緩慢，5年生時(shí)總生長(zhǎng)量?jī)H為0.00020 m3，10年生后總生長(zhǎng)量增長(zhǎng)迅速，10、20、30、40年生時(shí)分別為0.00363、0.05081、0.14304、0.27572 m3，到了40年生仍處于上升趨勢(shì)；單株材積(去皮)連年生長(zhǎng)量介于0.00001～0.01824 m3之間，除了少數(shù)年份外(可能是氣候的影響)，苦櫧單株材積連年生長(zhǎng)量均為遞增趨勢(shì)，曲線有一定的波動(dòng)性，但波動(dòng)幅度小于胸徑和樹(shù)高的波動(dòng)；苦櫧單株材積連年生長(zhǎng)量從第2年起始終大于平均生長(zhǎng)量，第37年出現(xiàn)最大值(0.01824 m3·a-1)；苦櫧單株材積平均生長(zhǎng)量曲線與連年生長(zhǎng)量曲線均呈上升趨勢(shì)，兩曲線未相交且相距較遠(yuǎn)，說(shuō)明苦櫧的單株材積遠(yuǎn)未達(dá)到數(shù)量成熟年齡。

圖3 苦櫧次生林平均木單株材積(去皮)生長(zhǎng)曲線

3.3生物量

森林生物量是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要指標(biāo)，是評(píng)價(jià)森林生產(chǎn)力、碳儲(chǔ)量、物質(zhì)循環(huán)等森林特征的基礎(chǔ)[9]。林木生物量及其各器官的分配受其生物學(xué)特性和立地條件的共同影響。

從表2可見(jiàn)，40年生苦櫧次生林平均木全株生物量為317.39 kg·株-1，單位面積生物量為98.39 t·hm-2。假設(shè)喬木層生物量與蓄積量成正比，那么包括其他樹(shù)種在內(nèi)的次生林喬木層總生物量估計(jì)值=喬木層蓄積量(141.97 m3·hm-2/苦櫧蓄積量(98.69 m3·hm-2)×苦櫧生物量(98.39 t·hm-2)=141.54 t·hm-2，小于武夷山絲栗栲天然林喬木層(272.97 t·hm-2)[10]，但遠(yuǎn)大于浙江天童苦櫧次生灌叢(16.77 t·hm-2)[11]。次生林苦櫧地上部分生物量為237.69 kg·株-1，占全株生物量的74.89%，其中樹(shù)干(去皮)生物量為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；其次是樹(shù)枝，生物量為79.86 kg·株-1，占全株生物量的25.16%。各器官的生物量從大到小的順序?yàn)椋簶?shù)干(去皮)>枝>根>樹(shù)皮>葉；苦櫧平均木地下部分(根系)的生物量為79.70 kg·株-1，根冠比為0.34，比武夷山絲栗栲天然林(0.29)[10]大，說(shuō)明苦櫧的根系比絲栗栲更發(fā)達(dá)。

表2 苦櫧次生林生物量及其分配

苦櫧的根樁占地下生物量的比例最大(41.22%)，其次為2～5 cm根(21.70%)和>10 cm根(17.97%)；直徑在2 cm及以上的根生物量占根系總生物量93.99%；直徑<0.2 cm的根稱為“細(xì)根”，承擔(dān)著林木水分和養(yǎng)分吸收的功能，僅占根系總生物量的1.54%，占全株生物量的0.39%，單位面積生物量為0.38 t·hm-2?？鄼絺?cè)枝發(fā)達(dá)，總生物量為79.86 t·hm-2，占地下部分生物量的33.60%，僅次于樹(shù)干，其中5～10 cm徑級(jí)比例最大，占全部枝的67.05%，其次為2～5 cm徑級(jí)，占全部枝的17.36%。

4 小結(jié)與討論

福建光澤苦櫧次生林喬木層有35個(gè)樹(shù)種，苦櫧密度(310株·hm-2)僅占喬木層總株數(shù)的25%，但蓄積量占總蓄積量(141.97 m3·hm-2)的69.52%，居優(yōu)勢(shì)地位；苦櫧高徑比最小(0.40)，這與其生物學(xué)特性有關(guān)；苦櫧次生林平均木年齡為40 a，帶皮胸徑25.75 cm，去皮胸徑23.38 cm，樹(shù)高10.35 m，單株去皮材積為0.27572 m3，單株帶皮材積為0.31837 m3，形數(shù)0.59067。雖然苦櫧根冠比為0.34，大于武夷山絲栗栲天然林(0.29)[10]，且側(cè)枝發(fā)達(dá)，占地下部分生物量的33.60%，但苦櫧的細(xì)根僅占根系總生物量的1.54%，導(dǎo)致次生林苦櫧早期生長(zhǎng)緩慢，所以在栽培苦櫧時(shí)可適當(dāng)添加生根劑和磷肥，以促進(jìn)根生長(zhǎng)，增強(qiáng)林木對(duì)養(yǎng)分的吸收。

苦櫧次生林早期生長(zhǎng)緩慢，胸徑生長(zhǎng)第8年才出現(xiàn)，胸徑和樹(shù)高連年生長(zhǎng)量均有一定波動(dòng)，但樹(shù)高波動(dòng)性大于胸徑；胸徑連年生長(zhǎng)量在0.30～1.43 cm·a-1之間，平均生長(zhǎng)量在0.17～0.67 cm·a-1之間，連年生長(zhǎng)量高峰值(1.43 cm·a-1)出現(xiàn)較早(第9年)，但平均生長(zhǎng)量高峰值(0.67 cm·a-1)出現(xiàn)較晚(第24年)；樹(shù)高連年生長(zhǎng)量在0.10～0.68 m·a-1之間，樹(shù)高平均生長(zhǎng)量在0.15～0.30 m·a-1之間，樹(shù)高連年生長(zhǎng)量最大值(0.68 m·a-1)出現(xiàn)的時(shí)間(第13年)比胸徑晚，但樹(shù)高平均生長(zhǎng)量最大值(0.30 m·a-1)出現(xiàn)的時(shí)間(第17年)比胸徑早，表明苦櫧樹(shù)高速生期出現(xiàn)較晚但結(jié)束早，導(dǎo)致苦櫧樹(shù)高總生長(zhǎng)量較低。

苦櫧次生林單株材積(去皮)連年生長(zhǎng)量介于0.00001～0.01824 m3之間，總體上呈現(xiàn)為遞增趨勢(shì)，其波動(dòng)性小于胸徑和樹(shù)高，從第2年起始終大于平均生長(zhǎng)量，于第37年出現(xiàn)最大值(0.01824 m3·a-1)；苦櫧單株材積平均生長(zhǎng)量曲線與連年生長(zhǎng)量曲線均呈上升趨勢(shì)，兩者未相交且相距較遠(yuǎn)，表明其單株材積遠(yuǎn)未達(dá)到數(shù)量成熟年齡。

苦櫧次生林喬木層總生物量約為141.54 t·hm-2，小于武夷山絲栗栲天然林喬木層(272.97 t·hm-2)，但遠(yuǎn)大于浙江天童苦櫧次生灌叢(16.77 t·hm-2)[11]?？鄼酱紊值厣喜糠稚锪繛?37.69 kg·株-1，占全株生物量的74.89%，其中樹(shù)干(去皮)生物量為136.15 kg·株-1，占全株生物量的42.90%，比例最大；苦櫧側(cè)枝發(fā)達(dá)，其生物量占全株生物量的25.16%，各器官的生物量從大到小的順序?yàn)椋簶?shù)干(去皮)>枝>根>樹(shù)皮>葉。

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AnalysisofGrowthRhythmandBiomassofACastanopsissclerophyllaSecondaryForest

SUZongwan

(ZhimaForestryWorkStationofGuangzeCounty，Guangze354101，F(xiàn)ujian，China)

Growth rhythm and biomass of aCastanopsissclerophyllasecondary forest in Guangze county，F(xiàn)ujian 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

福建省林業(yè)廳科研項(xiàng)目(苦櫧種質(zhì)資源收集、保存與評(píng)價(jià)，閩林科[2012]函2號(hào))

蘇宗萬(wàn)(1967—)，男，福建光澤人，光澤縣止馬林業(yè)工作站工程師，從事森林培育工作。E-mail：gzszw@163.com。

S718.55+6

： A

： 1002-7351(2017)03-0063-06