連栽杉木林生物的分配特性研究

唐玉芬

(福建省清流國有林場， 福建 三明 365300)

1 材料與方法

根據現有材料，對連栽杉木林進行相關實驗，預先了解杉木的習性與實驗地(三明市清流縣)土壤情況與年降水量等。據了解，對連栽杉木林進行的系列實驗在早前就留有記錄，可供參考。根據實驗地地貌地質，與實驗樣地預先設置和實地考察后，利用隨機取樣等方法對連栽杉木林生物的分配特性展開調查研究。在三明市清流縣境內，選取實驗樣地，樣地設置根據地貌特征進行選擇。

1.1 研究地概況

本研究地為三明市清流縣，位于福建西側、武夷山的南部，九龍溪上游，全縣占地1806.3 km2。地處東經116°38′17″～117°10′29″,北緯25°46′53″～26°22′07。陸地面積為1764.15 km2，水域為42.15 km2，各占總面積的97.67%、2.33%，其中森林覆蓋率達到84%。全縣東西寬53.8 km，南北長65.2 km。東接永安市、明溪縣，西連寧化縣東部，南與連城、長汀縣接壤，北與寧化縣南部、明溪縣相鄰。瑩石、鎢等礦藏量豐富、是有名的客家祖地之一。年均氣溫為18.7 ℃，年降水量可達到1000多mm。為低丘陵地貌。土壤為中生代紅層盆土。研究地設立多個集水區，隨機選取2～3個集水區附近區域，對連栽杉木林生物相關特性展開研究與數據分析。

1.2 樣地設置

因杉木的不同年限對地下植被的影響各不相同，所以對杉樹培育地的設置也有一定的要求。可在集水區附近根據不同地理選取樣地設置(山地、山中、山頂等)，平均分布樣地面積與數量，據了解樣地附近植株較為茂盛，只有少數地區存在斷層現象，不多進行干預，讓其自然恢復成林即可。

1.3 生物量測定

生物量測定的工作比較復雜， 需要對樣地附近的植物種類與物種增減進行記錄。植物生物量測定由地上與地上兩部份組成。要測量植株的鮮重與干重，鮮重為植株自然含水狀態情況下進行稱重，干重即為干燥后除去結晶水的重量，有時也需要計算各個組成部分占總生物個體的比重。于每年固定時期進行測定，并與非樣地地區進行比較等。

1.4 建立生物量與樹高、胸徑相對生長模型

據數據分析與處理的結果發現了生物量與樹高、胸徑相關的生長模型得到以下植物生長與生物物種波動相關規律表(表1、2)。據記載連栽杉木樹林生物逐年呈下降趨勢，但不同年限均產生不同的數值波動。其中植株生長變化可以認為其樹高、胸徑、樹冠密度對其有一定的影響。

表1 植物生長與生物物種波動

根據表1可以看出，生物物種反復波動，呈逐年下降趨勢，由此可知，生物物種的減少與連栽杉木的生長年份有一定關系，總體趨勢是杉木年份越長生物物種種類越少。其中在2000年間杉木林邁向速生階段，杉木生長速度極快，林間密度迅速增加，樹冠迅速擴展，林下日照光逐漸減少，林下木本生物大量減少，但在2001年、2004年、2006年生物物種均有增加，因為在此期間，林間進行了自然整枝，林冠間產生了空隙使得林間綠植密度物種數量與連栽杉樹樹高、胸徑等產生有一定關聯。

表2 樣區對照組

2 結果與分析

2.1 樣地基本情況

近年來，樣地植株生長量均為下降趨勢。林下植株作為生態系統循環至關重要的一大環節，其生物物種種類逐年減少，這對森林生態系統的穩定性、恢復性帶來了極大的考驗。目前已有部分樣地中，發現連栽杉木林生物分配相關特點。

2.2 杉木單木生物量分析

根據數據分析得出，生物分配特性與連栽杉木林的密度、年份、樹冠密度、林下日照光等有一定關系，在實驗過程中設置了對照組，即為杉木單木相關生物量數據，將其進行對比。

據表3資料顯示，1999～2009年生物物種與生物種類數量占比浮動較小，由相關數據可以看出，杉木原有特性并不是導致杉木林下生物量增加或減少的決定性原因。

表3 杉木單木與生物量變化

2.3 杉木林分生物量分析

近年來，對樣地內杉木林生物量，進行了數據檢測，結果見表4。

表4 樣地杉森林林生物量

根據表4顯示，1999年杉木林生物量為206.82 t/hm2，之后一直呈上升趨勢，直到2006年杉木林生物量逐漸趨于平穩，相關數據一直在222～226 t/hm2左右波動，之后也未出現增長。針對此進行調查，發現杉木林生物量已達到現有土地承載能力，其土壤水分、碳物質化合物等均達到使用范圍。

2.4 杉木林下層生物量

在杉木林培育生長過程中，其林下層生物量呈逐年下降趨勢。物種組成與分配狀況產生了一定的變化。其中草本植物與木本植物兩種植物的生物量變化有著明顯的區別。

2.4.1 杉木林下層草本植物生物量

杉木幼林地草本生物物種達到了16種，生物量高達254.98 t/hm2。其生物量主要由蕨菜類和芒組成，占總生物量的56%。其次為淡竹葉和荷澤生物量為25.34 t/hm2，占總生物量的17%。其余12種草本生物量共56.67 t/hm2，占總生物量的27%。其中蕨類占生物量總比例最多，過路黃最少。因該實驗地是幼林地，所以生物量為其它杉木林地的3倍。

2.4.2 杉木林下層木本植物生物量

杉木幼林地木本植物種類生物量達到87.67 t/hm2。在木本植物中占據主要地位的為喬木樹種，其生物量達到67.56 t/hm2為總生物量的83%，喬木樹種中又以鹽膚木為主，生物量達到59.34 t/hm2占喬木樹種生物量的74%。其次按生物量大小排序依次為其它木本植物、藤本植物、灌木植物。生物量分別是9.43 t/hm2、4.43 t/hm2、 2.23 t/hm2。各占總生物量的19%、12%、 4%。我們調查兩地實驗區，發現實驗結果數據相同，均以喬木樹種的生物量最多，數據格局也基本相同。

杉木林在2001年進行了林間整枝，此年間杉木林下層植物量大幅度上升，生物量達230.43 t/hm2。林間樹冠密度、林間直照光均有一定變化。根據上述研究結果，可知林下生物量的變化與人工林間管理密不可分。杉木林下層植物生物量存在周期性變化。在杉木林樹齡為0-3年時林下生物量達到頂峰。5-7年間杉木進入速生階段時，故林下生物量迅速減下降。

3 結論與討論

根據上述研究可知，在連栽杉木林的生長期間，其林下生物分配同年限產生變化有關，其總生物量呈下降趨勢。與實驗對照區進行對比，得出數據顯示呈高度一致。即連栽杉木林生物量的草本生物生物量與木本植物生物量均呈下降趨勢。

據多年數據記載，得出連栽杉木林不同時期生物分配量各不相同。同林齡間杉木林生長量與生物生長量成正比。但不同林齡間，草本木本植物結構構成呈現較大差異。草本樹本的生物量在一定區域上下波動。在數據記載年間，草本生物量下降40%，木本生物量下降38%，且生物量呈規律性變化。

由于實驗地的不同產生了一定的差異，從設置的兩塊實驗地收集得到的數據，可知草本與樹本生物量分別為7.34 t/hm2、8.78 t/hm2、8.34 t/hm2、7.89 t/hm2。林下生物量植被覆蓋率也有一定變化。說明是由于實驗設計方式與收集實驗資料方法的不同，所產生的影響。實驗數據差異較大的為在一處集水地非耕地區域。其生物量無論草本、木本，均與其它實驗區有所差異，據分析，得出主要因其土壤水份充足，且草種等得到了較好的保存。

連栽杉木林在林冠郁閉前，林下植被生物量較大，但至杉木林樹齡5～7年生時，杉木林幼林邁向速生階段，至此林下植被生物量開始減少。杉木林生物7年生時杉木林生物量達到最低值，此時林下環境產生了較大的變化。杉木林速生階段至桿材階段生物量呈現波動性下降。期間草本植物生物下降量為74%，木本植物生物下降量少于草本植物為70%。實驗樣地數據集結得到大抵相同結果。

連栽杉木林生物與杉木林分配格局由于環境因子的變化，產生極大的變化。根據各個實驗地收集的數據，得出連栽杉木林生物量分配格局存在極不均勻的狀態。如草本植物中的蕨類植物與過路黃生物量存在較大差距。蕨類植物的生物量達到了106.23 t/hm2,而過路黃的生物量僅為2.33 t/hm2，兩者相差近50倍。木本植物中以芒生物量為最高，達到了114.22 t/hm2，灌木類生物量最少，其生物量為0.23 t/hm2,兩者相差200多倍。

根據上述研究，主要對連栽杉木林生物量、連栽杉木林草本植物生物量、杉木林草本生物生物量變化、連栽杉木林樹本植物生物量、杉木林樹本植物生物量變化、杉木林林下草本木本植物生量的變化趨勢、連栽杉木林生物單木分物量與實驗樣地的環境因子變化從而產生的杉木林生物量變化規律等幾個方面進行了論述。