不同長勢黃山木蘭生物量分布規(guī)律

陳榮(南平市森林資源管理站，福建 南平 353000)

不同長勢黃山木蘭生物量分布規(guī)律

陳榮
(南平市森林資源管理站，福建 南平 353000)

以順昌埔上國有林場人工黃山木蘭純林為研究對象，調查其生長情況，分析林分中優(yōu)勢木、平均木、劣勢木各器官生物量及其分布規(guī)律。結果表明：不同長勢黃山木蘭平均胸徑差異極顯著，平均樹高差異達到顯著以上水平；不同長勢黃山木蘭各器官生物量和總生物量差異極顯著，各器官生物量及其分配率均表現(xiàn)為樹干>樹根>樹枝>樹葉，樹干生物量分配率均最大，超過60%，而樹葉生物量分配低于2%；樹干生物量垂直分布呈金字塔狀，樹枝、樹葉生物量垂直方向呈倒金字塔分布；各徑級根生物量總體表現(xiàn)為隨根系徑級的減小而減少，不同長勢黃山木蘭同徑級根生物量分配率與生長勢有關。

黃山木蘭；生物量；分布規(guī)律

黃山木蘭(Magnoliacylindrica)為木蘭科(Magnoliaceae)落葉喬木，是我國中亞熱帶山地特有樹種，因首次在黃山發(fā)現(xiàn)而得名，由于森林過度砍伐和人為導致的天然更新困難，被列為國家三級保護漸危種[1,2]。森林生物量是指特定時空中活生物的有機質量，常用干質量表示[3]，是森林生態(tài)系統(tǒng)中最基本的數(shù)量特征[4]，是評價森林生產(chǎn)力高低的重要指標[5]，它反映了森林生態(tài)系統(tǒng)中物質和能量的固定、分配、積累和轉化規(guī)律，是研究森林生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的基礎。因此，研究林分生物量及分布規(guī)律對于提高林分生物量、生產(chǎn)力和實現(xiàn)林分可持續(xù)經(jīng)營具有重大意義。目前對黃山木蘭的研究非常有限[6-8]，對其生物量的研究鮮有報道[9]。本文通過分析不同長勢黃山木蘭生物量分布規(guī)律，從而為黃山木蘭有效保護與合理經(jīng)營提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

順昌埔上國有林場位于閩江最大支流富屯溪畔，海拔200～300 m，屬于閩北低山丘陵地帶，氣候溫和，雨量充沛，屬溫暖濕潤的中亞熱帶季風性氣候，年平均氣溫18.5 ℃，年均降水量1 733 mm，無霜期295 d以上。土壤主要為薄腐殖質層山地紅壤，土層較厚，立地類型多為Ⅰ 、Ⅱ類地。埔上林場于2005年引種黃山木蘭，于當年4月完成造林面積13.3 hm2，造林前清雜煉山，塊狀整地，挖明穴、回表土，穴規(guī)格：50 cm×50 cm×30 cm。造林初植密度為1 800株hm-2，前3年每年全鋤2次，第1年施肥1次，2009年劈草、整形修枝1次，2014年劈草1次。

1.2 標準地設置與調查

2016年4月，全面踏查順昌埔上國有林場連坊工區(qū)人工黃山木蘭林分，在不同林分設置標準地1塊，共設置3塊，規(guī)格為22.2 m×30.0 m，各林分立地條件見表1。對標準地內(nèi)的黃山木蘭進行每木調查，求出優(yōu)勢木、平均木、劣勢木的胸徑和樹高。

表1 標準地林分立地條件

1.3 生物量的測定

根據(jù)試驗要求在每個標準地內(nèi)選擇黃山木蘭優(yōu)勢木、平均木、劣勢木各1株，共選取樣木9株，本研究地上部分生物量采用維量分析法測定[10]。黃山木蘭根系發(fā)達，地下部分生物量采用全挖法，按直徑大小分粗根(>5 cm)、大根(2～5 cm)、中根(0.5～2 cm)、小根(0.2～0.5 cm )、細根(<0.2 cm)進行取根，分別稱取鮮質量。將各器官采樣帶回實驗室，在溫度為105 ℃條件下在干燥箱內(nèi)烘干至絕干質量，計算出含水率及干質量。

2 結果與分析

2.1 不同長勢黃山木蘭生長量

通過對標準地內(nèi)的黃山木蘭進行每木調查，選取優(yōu)勢木、平均木、劣勢木，其樹高、胸徑見表2，由表可知不同長勢黃山木蘭平均胸徑差異極顯著，優(yōu)勢木平均胸徑比平均木高30.4%，為劣勢木的1.8倍。不同長勢黃山木蘭劣勢木平均樹高與優(yōu)勢木、平均木差異極顯著，優(yōu)勢木與平均木平均樹高差異顯著，優(yōu)勢木樹高最高達10.00 m，劣勢木最低為8.20 m。由此可知調查林分內(nèi)黃山木蘭生長分化嚴重，林分內(nèi)種間競爭激烈，這與造林密度較大有重大關系。

表2 不同長勢黃山木蘭生長量

樣木平均胸徑/cm平均樹高/m優(yōu)勢木14．20Aa9．92Aa平均木10．89Bb9．27Ab劣勢木7．91Cc8．33Cc

同列不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 不同長勢黃山木蘭各器官生物量及其分配率

測定林木生物量及其在林木各器官的分配率對研究林分群落的結構功能和林木的生長發(fā)育有重要作用。不同長勢黃山木蘭各器官生物量及其分配率見表3。由表3可知，不同長勢黃山木蘭各器官生物量和總生物量差異極顯著，優(yōu)勢木的總生物量為平均木的1.96倍，為劣勢木的3.86倍。無論長勢如何，各器官生物量及其分配率均表現(xiàn)為：樹干>樹根>樹枝>樹葉，樹干生物量分配率均超過60%，占絕對優(yōu)勢，其中劣勢木樹干生物量分配率最高，樹葉生物量分配率最少，均不超過2%。對比杉木[11]各器官生物量分配率，黃山木蘭樹葉、樹枝生物量分配率明顯低于杉木，而樹根生物量分配率約為杉木的2倍；對比桉樹[12]各器官生物量分配率，黃山木蘭樹干生物量分配率明顯低于桉樹，而樹根生物量分配率均明顯高于桉樹，可知黃山木蘭根系非常發(fā)達。不同長勢黃山木蘭各器官生物量分配率只有優(yōu)勢木和平均木的樹枝生物量分配率差異顯著，其他各器官生物量分配率差異不顯著。優(yōu)勢木的樹葉、樹枝、樹根生物量分配率均高于平均木和劣勢木，黃山木蘭有機物的積累幾乎都來自樹葉的光合作用，樹枝的伸展有利于葉片接受陽光，樹根不僅固定地上部分而且為植物吸收養(yǎng)分和水分，樹葉和樹根是植物同化作用的主要器官，較高的樹葉、樹根生物量分配率更有利于黃山木蘭的同化作用，進而促進林木的生長。由此可知試驗林分內(nèi)黃山木蘭生長將分化更加嚴重，優(yōu)勢木的生長優(yōu)勢將進一步擴大。

表3 黃山木蘭各器官生物量及其分配率

2.3 不同長勢黃山木蘭生物量垂直分布規(guī)律

為探究不同長勢黃山木蘭生物量的垂直分布規(guī)律，通過調查分析優(yōu)勢木、平均木、劣勢木地上部分各器官的生物量垂直分布，結果見表4。由表可知，優(yōu)勢木、平均木、劣勢木樹干生物量均表現(xiàn)為由基部向上逐漸遞減的趨勢，呈金字塔狀，樹干生物量主要分布在樹高6 m以下，所占比例分別為84.14%、86.78%、89.95%。樹高4～10m各區(qū)分段樹干生物量及其占樹干總生物量比例均為：優(yōu)勢木>平均木>劣勢木。優(yōu)勢木、平均木、劣勢木樹枝生物量分布在4～10 m，樹枝生物量主要集中在林木的中上部，6 m以上樹枝生物量分別占樹枝總生物量的89.23%、96.12%、74.50%，基本呈現(xiàn)為隨樹高增加而增加，主要是由于劇烈的種間競爭造成林木嚴重的自然整枝。不同長勢黃山木蘭樹葉生物量均集中分布于林木的上部，6 m以上樹葉生物量占樹葉總生物量可達95%。樹葉生物量隨樹高增加而增加，增加幅度：劣勢>平均木>優(yōu)勢木，總體呈倒金字塔分布，主要是為在密林中可以爭奪更多的陽光。綜上可知：不同長勢黃山木蘭樹干、樹枝、樹葉生物量垂直分布規(guī)律基本一致。

表4 黃山木蘭生物量垂直分布情況 kg

2.4 不同長勢黃山木蘭根系生物量及分布規(guī)律

根系是植物重要的功能器官，不同長勢黃山木蘭根系生物量及分配率見表5，由表5可知不同長勢黃山木蘭根系生物量在徑級分布均為：粗根>大根>中根>小根，各徑級根生物量總體表現(xiàn)為隨根系徑級的減小而減少，只有優(yōu)勢木細根生物量大于小根。不同長勢黃山木蘭各徑級根系生物量分配率各不相同，其中粗根生物量分配率最高，粗根和大根生物量分配率之和在70%以上，92%以上根系生物量分布在粗根、大根和中根。對比不同長勢黃山木蘭同徑級根生物量分配率可知：粗根、細根生物量分配率：優(yōu)勢木>平均木>劣勢木，而大根、中根、小根生物量分配率的大小順序則正好相反。平均木各徑級根分配率都處于中間水平，優(yōu)勢木粗根和細根分配率較高，細根是徑級最小的根系，相同生物量相對表面積大，是植物根系吸收水分及礦質元素的主要部位，較多的細根可以為地上部分提供更多的水分及養(yǎng)分，因此優(yōu)勢木可以從土壤中獲得更多的水分和養(yǎng)分，其根系的同化作用強于平均木和劣勢木。

表5 黃山木蘭根系生物量及分配率

3 結論與討論

因林木本身及其所處環(huán)境不同，在林木生長發(fā)育過程中經(jīng)常會出現(xiàn)林木分化，通過分析不同長勢的黃山木蘭各器官生物量及其分布規(guī)律，結果表明：不同長勢黃山木蘭平均胸徑和平均樹高差異達到顯著以上水平；不同長勢黃山木蘭各器官生物量和總生物量差異極顯著，各器官生物量及其分配率均表現(xiàn)為：樹干>樹根>樹枝>樹葉；不同長勢黃山木蘭樹干、樹枝、樹葉生物量垂直分布規(guī)律基本一致，樹干生物量垂直分布呈金字塔狀，樹枝、樹葉生物量垂直方向呈倒三角形分布；各徑級根生物量總體表現(xiàn)為隨根系徑級的減小而減少，不同長勢黃山木蘭同徑級根生物量分配率與生長勢有關，優(yōu)勢木粗根和細根分配率較高。對比不同長勢黃山木蘭，可知試驗林分在生長過程中已出現(xiàn)嚴重分化，其生長量和總生物量差異明顯；從作為林木最主要同化器官的樹葉、細根生物量及其分配率可知，當林分分化后優(yōu)勢度較高的林木具有更大的生長潛力。由于黃山木蘭根系發(fā)達和標準地林分密度大，只進行了根系生物量及分配率的分析，其水平和垂直分布情況有待進一步研究。

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Distribution Law of Biomass ofMagnoliacylindricaat Different Growth Vigor

Chen Rong
( Forest Resource Management Station in Nanping City, Nanping 353000,China)

Taking artificialMagnoliacylindricain Pushang Forest Farm of Shunchang County as the object,their growth were investigated. The biomass of dominant wood, mean wood and inferior woodand their distribution were analyzed.Resultshows that average DBH ofMagnoliacylindricahavesignificant differencesat different growth vigor, and the difference of average tree height is significantly higher;biomassof various organs ofMagnoliacylindricahave significant differences with total biomass. Appearance of biomassof each organ forMagnoliacylindricaand its allocation rate is: trunk > root > branch > leaves, trunk biomass allocation rate is the largest, more than 60%, while the leaf biomass allocation is less than 2%; the vertical distribution of trunk biomass is like pyramid, and the vertical distribution of biomass of branches and leaves is like an inverted pyramid; the biomass of each root at each diameter class reduce with the decrease of root diameter;the total root biomass of each diameter class is decreased with the decrease of root diameter; the biomass distribution rate ofMagnoliacylindricais related to the growth vigor at the same diameter class.

Magnoliacylindrica; biomass; distribution law

1005-5215(2017)06-0038-03

2017-04-12

陳榮(1981-)，男，福建南平人，工程師，主要從事森林資源管理和營造林工作.

Q949.747.1

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.06.015