遼東山區(qū)不同林齡落葉松林分林木各器官生物量分配特征

申桂艷

(寬甸滿族自治縣果樹站，遼寧 丹東 118200)

遼東山區(qū)不同林齡落葉松林分林木各器官生物量分配特征

申桂艷

(寬甸滿族自治縣果樹站，遼寧 丹東 118200)

以遼東山區(qū)落葉松人工林為研究對(duì)象，采用樣地調(diào)查和實(shí)測(cè)生物量等方法，測(cè)定落葉松幼齡林、中齡林和近熟林的生物量及其在一個(gè)年齡序列上的空間分配特征。結(jié)果表明：不同林齡落葉松林分生物量分布依次為中齡林(119.39 thm-2)>近熟林(94.69 thm-2)>幼齡林(31.44 thm-2)。各器官生物量大小關(guān)系略有差異，中齡林和近熟林為樹干>樹根>樹枝>樹葉；而幼齡林為樹干>樹枝>樹根>樹皮>樹葉。落葉松人工林經(jīng)營(yíng)應(yīng)定期采取撫育間伐，改善林木生長(zhǎng)條件，提高落葉松人工林的生產(chǎn)力，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)健康、穩(wěn)定發(fā)展。

遼東山區(qū)；不同林齡；落葉松；生物量；空間分布特征

Abstract TakingLarixolgensisplantation in eastern Liaoning Province as research objects, adopting method of sample plot inventory & observation biomass, biomass quantity of young forest, half-mature forest & near-mature forest ofLarixolgensisand space distribution characteristics at an age sequence were determined. Result shows that the order of the spatial distribution of biomass ofLarixolgensisis: half-mature forest (119.39 thm-2)> near-mature forest (94.69 thm-2)> young forest (31.44 thm-2). There are some differences in the biomass of different organs;the descending order of the biomass of the middle-aged and near-mature forest is: trunk> root> branch> leaf, and the descending order of the biamass of the young tree is: trunk> branch> root> bark> leaf.Larixolgensisplantation management should be taken regularly tending thinning, improve the growth of forest conditions, improve productivity ofLarixolgensisplantation, and realize health, stable development of ecosystem.

Key words Mountain of Eastern Liaoning Province;different stand age;Larixolgensis;biomass; space distribution characteristics

生物量是生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)物質(zhì)積累的總量，林分生物量是森林群落生產(chǎn)力和林分養(yǎng)分動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)，也是衡量森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的指標(biāo)[1-3]。近年來，對(duì)人工林生態(tài)系統(tǒng)的生物量分布規(guī)律的研究已成為生態(tài)學(xué)研究的活躍領(lǐng)域[4]。20 世紀(jì)70 年代，國(guó)際生物圈計(jì)劃( IBP) 實(shí)施期間，國(guó)外就已開始了不同類型森林生物量的研究。20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)學(xué)者陸續(xù)開展了林分生物量和森林植被生物量的研究。開展生物量和空間特征研究有利于科學(xué)指導(dǎo)營(yíng)林生產(chǎn)，提高林地生產(chǎn)力。

遼東山區(qū)是遼寧省重要的水源涵養(yǎng)用材林基地和綠色生態(tài)屏障，人工林樹種多為落葉松，開展落葉松生物量和空間特征研究具有理論指導(dǎo)意義和現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)價(jià)值。本項(xiàng)研究以3個(gè)齡組的落葉松人工林為研究對(duì)象，通過計(jì)算喬木層的生物量，揭示其生物量在林齡序列空間尺度上的分配特征，為該地區(qū)落葉松經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)森林的可持續(xù)利用。

1 材料與方法

1.1 自然概況[5]

項(xiàng)目研究樣地設(shè)置在遼寧省清原縣甘井子林場(chǎng)和城郊林場(chǎng)境內(nèi)。地形地貌為山地丘陵，屬長(zhǎng)白山系余脈龍崗支脈，氣候?yàn)闇貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，冬冷夏熱，雨熱同期，年均氣溫5.3 ℃，無霜期120～130 d，該區(qū)年降水量700～900 mm。土壤多為棕色森林土，酸堿性為中性微酸。該區(qū)屬長(zhǎng)白植物區(qū)系，地帶性植被群落為紅松(Pinuskoraiensis)闊葉混交林，現(xiàn)存森林植被主要為天然次生落葉林和人工針葉林，主要林型有蒙古櫟(Quercusmongolica)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、胡桃楸(Juglansmandshurica)、黃波羅(Phellodendronamurense)、花曲柳(Fraxinusrhynchophylla)等組成的硬闊葉林，樺木(Betulaspp.)等組成的軟闊葉林，槭類(Acerspp.)等組成的雜木林，長(zhǎng)白落葉松(Larixolgensis)、紅松、油松(Pinustabulaeformis)組成的人工針葉林；林下灌木主要有毛榛子(Corylusmandshurica)、胡枝子(Lespedezabicolor)、珍珠梅(Sorbariasorbifolia)、刺五加(Acanthopanaxsenticosus)、衛(wèi)矛(Euonymusalatus)和毛櫻桃(Cerasustomentosa)等；草本植物主要有苔草(Carextristachya)，蕨(Pteridiumspp.)、木賊(Radixaucklaudiae)、蚊子草(Filipendulapalmata)、黃花蒿(artemisiaannua)，莓葉委陵菜(Potentillafragarioides)和紫花地丁(Violaphilipica)。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)計(jì) 選取齡組為幼齡林、中齡林和近熟林的落葉松人工林林分類型。在立地條件相似的地段每個(gè)齡組設(shè)立3塊標(biāo)準(zhǔn)地，樣地面積為20 m×30 m，共計(jì)9塊標(biāo)準(zhǔn)地。試驗(yàn)地概況見表1。

1.2.2 生物量測(cè)定 進(jìn)行每木檢尺，測(cè)量胸徑、樹高、株數(shù)等指標(biāo)。計(jì)算出平均樹高、平均胸徑和蓄積。在不同齡組對(duì)應(yīng)3塊樣地，共計(jì)9塊樣地上分別按平均胸徑各選取一株標(biāo)準(zhǔn)木，共計(jì)9株標(biāo)準(zhǔn)木。伐倒標(biāo)準(zhǔn)木，以1 m為區(qū)分段，每段末端截取5 cm厚圓盤為樹干生物量樣品；依樹枝的基徑和長(zhǎng)度截取3～5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)枝為樹枝生物量樣品；根系采取全挖法，按粗根(>5 cm)、大根(2～5 cm)、中根(0.5～2 cm)、小根(0.2～0.5 cm)、細(xì)根(<0.2 cm)分別稱取鮮質(zhì)量并取樣；收集樹葉和球果并稱鮮質(zhì)量。測(cè)定每一段帶皮樹干、樹葉、樹枝鮮質(zhì)量，并對(duì)樣品按“混合取樣法”取樣；將各層次生物量樣品按比例混合取樣，置于65 ℃恒溫箱中烘干至恒質(zhì)量，稱量，計(jì)算出干物質(zhì)質(zhì)量。計(jì)算出單株和每公頃生物量。

表1 不同齡組落葉松林人工林試驗(yàn)地概況

1.2.3 計(jì)算公式 根據(jù)生物量與胸徑、樹高的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚻nW=a+bln (D2H)，擬合出落葉松各器官的生物量(W)與胸徑(D)和樹高(H)的回歸方程，根據(jù)決定系數(shù)(R2)和殘差平方和(RSS)來評(píng)價(jià)模型的擬合效果[2]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 根據(jù)野外調(diào)查的數(shù)據(jù)資料和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分析所得數(shù)據(jù)，采用Excel 2007和DPS13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和分析。

表2 不同林齡落葉松人工林標(biāo)準(zhǔn)木各器官生物量

2 結(jié)果與分析

2.1 不同齡組喬木層落葉松人工林林木各器官生物量回歸分析

利用不同齡組和樣地9株落葉松標(biāo)準(zhǔn)木的胸徑、樹高和各器官的生物量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(見表2)，依據(jù)1.2.3的計(jì)算公式，回歸方程擬合評(píng)價(jià)結(jié)果(見表3)表明，5個(gè)不同器官生物量模型R2的范圍為0.837～0.998，RSS的范圍為0.206～1.236，F(xiàn)檢驗(yàn)達(dá)到顯著水平(P<0.001)。結(jié)果表明,不同齡組落葉松單株、樹干、樹枝、樹皮和樹葉生物量可以用lnW=a+bln (D2H)回歸方程較精確預(yù)測(cè)。

表3 落葉松林木各器官干質(zhì)量、胸徑與樹高的回歸方程

注：±k為標(biāo)準(zhǔn)誤差，R2為判定系數(shù)，＊＊＊為顯著性水平P<0.001。

2.2 不同齡組喬木層落葉松人工林各器官擬合生物量比較

落葉松林木各器官生物量根據(jù)lnW=a+bln (D2H)，擬合出生物量(見表4)。結(jié)果表明，不同齡組落葉松人工林林木各器官生物量大小順序?yàn)椋褐旋g林(119.39 thm-2)>近熟林(94.69 thm-2)>幼齡林(31.44 thm-2)。不同林齡落葉松林木各器官生物量無明顯分配規(guī)律，各器官生物量大小關(guān)系略有差異；中齡林和近熟林為樹干>樹根>樹枝>樹葉，而幼齡林為樹干>樹枝>樹根>樹皮>樹葉。中齡林和近熟林根系發(fā)達(dá)，生物量較幼齡林明顯增多。而不同齡組落葉松人工林平均密度大小順序?yàn)橛g林(1 942株hm-2)>中齡林(737株hm-2)>近熟林(610株hm-2)，各齡組林分密度差異顯著，幼齡林林分密度最大，但生物量最小。落葉松生長(zhǎng)存在地力衰退問題，落葉松人工林經(jīng)營(yíng)應(yīng)定期采取撫育間伐，改善林木生長(zhǎng)條件，提高落葉松人工林生產(chǎn)力。

表4 不同林齡落葉松人工林林木各器官生物量

3 結(jié)論

不同林齡落葉松林人工林林木樹干、樹根、樹枝、樹皮和樹葉生物量與胸徑和樹高擬合lnW=a+bln(D2H)回歸方程，R2的范圍為0.837～0.998， RSS的范圍為0.206～1.236，F(xiàn)檢驗(yàn)達(dá)到了顯著水平(P<0.001)。

不同齡組落葉松人工林林木各器官生物量分布大小順序?yàn)橹旋g林(119.39 thm-2)>近熟林(94.69 thm-2)>幼齡林(31.44 thm-2)，這與國(guó)內(nèi)其他學(xué)者的研究結(jié)果是一致的[2]。不同林齡落葉松林木各器官生物量無明顯分配規(guī)律，各器官生物量大小關(guān)系略有差異；中齡林和近熟林為樹干>樹根>樹枝>樹葉，而幼齡林為樹干>樹枝>樹根>樹皮>樹葉。中齡林和近熟林根系發(fā)達(dá)，生物量較幼齡林明顯增多。

不同齡組落葉松人工林的平均密度大小順序?yàn)橛g林(1 942株hm-2)>中齡林(737株hm-2)>近熟林(610株hm-2)，各齡組林分密度差異顯著，幼齡林林分密度最大，但生物量最小。喬木層生物量順序與林木的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期和林分密度有關(guān)，隨著林齡增加，干材積累量增多，林下凋落物增加，水源涵養(yǎng)能力增強(qiáng)[5]；而林分密度明顯降低，當(dāng)落葉松人工林從幼齡林發(fā)育到近熟林，應(yīng)及時(shí)采取間伐撫育措施，擴(kuò)大林木生長(zhǎng)空間，提高林地生產(chǎn)力；建議營(yíng)造落葉松針闊混交林，提高生物多樣性，增加生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高涵養(yǎng)水源功能和土壤肥力，為持續(xù)開發(fā)利用遼東山區(qū)林地資源提供條件[5]。

[1] 趙金龍，王濼鑫，韓海榮，等.遼河源不同齡組油松天然次生林生物量及空間分配特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，34 (23)：7026-7037

[2] 紀(jì)文婧，程小琴，韓海榮，等.不同林齡華北落葉松人工林生物量及營(yíng)養(yǎng)元素分布特征[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2016，22(2)： 0277-0284

[3] Luo J，Yang Z，Yang Q W． A study on the biomass and production of forest on the Gongga mountain． Acta Phytoecologica Sinica，2000，24( 2)：191-196

[4] 陳靈芝，黃建輝，嚴(yán)昌榮.中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)[M].北京：氣象出版社，1997

[5] 韓友志，邢兆凱，顧宇書，等.渾河上游白樺冷杉等9種林分枯落物儲(chǔ)量及持水特性[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011(11)：15-18

Biomass and Spatial Distribution Characteristics ofLarixolgensisat Different Stand Age in Mountain of Eastern Liaoning Province

Shen Guiyan

(Fruit Station, Kuandian Manchu Autonomous County, Dandong 118200, China)

1005-5215(2017)02-0014-03

2016-12-28

申桂艷(1972-)，女，大學(xué)，高級(jí)工程師.

S791.22

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.02.005