遼東山區(qū)柞園柞樹生物量與生產(chǎn)力研究

費(fèi) 滕 孫 娟 李立峰 于 艷 吳 迪

(遼寧省蠶業(yè)科學(xué)研究所，遼寧鳳城 118100)

生物量和生產(chǎn)力是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能指標(biāo)[1]，是了解生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動等規(guī)律的重要參數(shù)，并進(jìn)一步為維護(hù)其穩(wěn)定性和可持續(xù)經(jīng)營提供科學(xué)依據(jù)。柞園(也叫柞蠶場)是遼東山區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是需要定期輪伐(輪伐周期為5～6年)的柞樹矮林。本研究以遼寧省蠶業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)柞園為對象，通過調(diào)查、分析輪伐周期內(nèi)不同種柞樹矮林的生物量和生產(chǎn)力變化特點(diǎn)，探討生物量和生產(chǎn)力地理空間分布規(guī)律，探索在人為活動干擾條件下自然生態(tài)系統(tǒng)保持生態(tài)平衡的途徑，為開展柞園生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)研究奠定基礎(chǔ)。

1 研究地區(qū)概況及研究方法

1.1 研究地區(qū)自然概況

研究地點(diǎn)為遼寧省蠶業(yè)科學(xué)研究所四臺子科研基地，位于遼寧省鳳城市雞冠山鎮(zhèn)的山地丘陵地帶(123°25'～ 125°30'E，40°31' ～42°15'N)，坡度為10°～35°，屬于溫帶大陸性氣候，海拔為50～350 m，土壤是棕色森林土，該地區(qū)的森林覆蓋率為61.6%。供試柞樹為蒙古櫟(Q.mongolicaFisch)、遼東櫟(Q.liaotungensisKoidz)、麻櫟(Q.acutissimaCarr)、槲樹(Q.dentataThunb)，供試柞園標(biāo)準(zhǔn)地為遼寧省蠶業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)柞園。

1.2 研究方法

1.2.1 在以蒙古櫟為主的三個(gè)不同級別柞園里，柞園分級以丹東市地方標(biāo)準(zhǔn)DB/2016 B4702-89為依據(jù)，選取不同枝齡、長勢良好的蒙古櫟(根刈)作為標(biāo)準(zhǔn)木，各取5株，采用收獲法測定各標(biāo)準(zhǔn)木的鮮質(zhì)量，分別調(diào)查枝干、葉、根的鮮質(zhì)量，按照取樣份額計(jì)算整株柞樹生物量，同時(shí)枝、葉、根分別取樣、烘干至恒重，計(jì)算柞樹各器官含水率并折算干物質(zhì)量[2]，最后計(jì)算667 m2柞園柞樹各器官每年的生物量及生產(chǎn)力。本試驗(yàn)生產(chǎn)力指標(biāo)以地上部分的葉和枝干當(dāng)年凈增加量計(jì)算，由于樹木根部年變化很小，按常規(guī)可忽略不計(jì)。每667 m2柞園柞樹密度按150株計(jì)算。

1.2.2 在立地條件相近、坡位坡向一致的一級柞園內(nèi)，隨機(jī)選取不同枝齡根刈的蒙古櫟、麻櫟、遼東櫟、槲樹各5株，分別調(diào)查枝干、葉、根的鮮質(zhì)量，按照取樣份額計(jì)算整株柞樹生物量，同時(shí)枝、葉、根分別取樣、烘干至恒重，計(jì)算柞樹各器官含水率并折算成干物質(zhì)量，最后計(jì)算667 m2柞園柞樹各器官每年的生物量及生產(chǎn)力。每667 m2柞園柞樹密度按150株計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同級別柞園柞樹生物量及生產(chǎn)力

以蒙古櫟為例，3個(gè)不同級別柞園里柞樹生物量與調(diào)查見表1。

表1 不同級別柞園蒙古櫟生物量及生產(chǎn)力

由表1可知，不同級別柞園柞樹生物量與生產(chǎn)力差異較大，其中一級柞園根刈蒙古櫟一枝齡全株生物量為310.3 kg/667 m2，是三級柞園的2.071倍；生產(chǎn)力為144.2 kg/667 m2，是三級柞園的3.204倍。一級柞園根刈蒙古櫟五枝齡全株生物量為958.2 kg/667 m2，是三級柞園的1.896倍；生產(chǎn)力為397.2 kg/667 m2，是三級柞園的1.858倍。

2.2 不同柞樹的生物量與生產(chǎn)力

以一級柞園為例，麻櫟、遼東櫟、槲樹生物量及生產(chǎn)力調(diào)查見表2，蒙古櫟一級柞園的生物量及生產(chǎn)力如表1所示。

表2 一級柞園麻櫟、遼東櫟、槲樹生物量及生產(chǎn)力

從表2和表1蒙古櫟的調(diào)查數(shù)據(jù)可以看出，一級柞園在5年的輪伐周期內(nèi)，麻櫟的生物量和生產(chǎn)力分別增長了1.651倍和1.074倍，蒙古櫟的生物量和生產(chǎn)力分別增長了2.088倍和1.755倍，遼東櫟的生物量和生產(chǎn)力分別增長了1.637倍和0.928倍，槲樹的生物量和生產(chǎn)力分別增長了1.835倍和1.231倍，麻櫟一至五枝齡生物量和生產(chǎn)力均高于蒙古櫟、遼東櫟、槲樹。

從表2和表1蒙古櫟的調(diào)查數(shù)據(jù)還可以看出，一級柞園五枝齡的生物量由高到低的依次是麻櫟、蒙古櫟、遼東櫟、槲樹，麻櫟為1 110.3 kg/667m2，是槲樹的1.264倍，蒙古櫟的1.159倍；生產(chǎn)力由高到低的依次是麻櫟、蒙古櫟、槲樹、遼東櫟，麻櫟為451.1 kg/667 m2，是槲樹的1.347倍，蒙古櫟的1.136倍。

3 結(jié)論與討論

不同級別柞園柞樹生物量與生產(chǎn)力差異較大，一級柞園的生物量與生產(chǎn)力明顯高于二、三級柞園。一級柞園在5年的輪伐周期內(nèi)，各柞樹的生物量和生產(chǎn)力不同程度地增長，其中麻櫟一至五枝齡生物量和生產(chǎn)力均高于蒙古櫟、遼東櫟、槲樹。一級柞園五枝齡的生物量由高到低的依次是麻櫟、蒙古櫟、遼東櫟、槲樹，生產(chǎn)力由高到低的依次是麻櫟、蒙古櫟、槲樹、遼東櫟。麻櫟的生物量和生產(chǎn)力高，而且枝齡越大，生物量與生產(chǎn)力越高，與前人對于麻櫟群落地下部分根系生物量隨林齡的增大而增大的研究一致[2]。

林分葉子生物量的大小與當(dāng)?shù)厮疅釛l件、林分密度、坡向等有關(guān)[3]。柞樹矮林生物量、凈生產(chǎn)力較高，原因在于萌生起源，萌生林不僅可以利用伐樁內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)，還可以利用伐樁的強(qiáng)大根系從土壤中吸收水分和養(yǎng)分，與天然次生柞林相比，生長更加迅速[4]。

柞園生態(tài)系統(tǒng)引入食葉柞蠶這一次級生產(chǎn)因素，使系統(tǒng)變得更加復(fù)雜[5]。因養(yǎng)蠶而形成特殊林分-柞樹矮林，改變了天然次生櫟林的生物量和凈生產(chǎn)力分配格局，增大了葉生物量的分配比例，有利于柞蠶生產(chǎn)。