不同造林地馬大雜交相思人工林生物量及分配格局差異

摘要 ［目的］探究2種造林地馬大雜交相思（Acacia mangium×A.auriculiformis）人工林林分生物量及其分配格局。［方法］以濱海沙地和丘陵山地7年生馬大雜交相思人工林為研究對(duì)象，通過(guò)生物量收獲法分析喬木層地上部分及根系生物量及其分配格局。［結(jié)果］丘陵山地馬大雜交相思人工林胸徑、樹高、枝下高、冠幅、高徑比分別比濱海沙地提高了53.81%、97.76%、67.83%、22.30%、21.88%；丘陵山地馬大雜交相思人工林地上部分各器官生物量表現(xiàn)為樹干＞枯枝＞活枝＞樹葉，而濱海沙地表現(xiàn)為樹干＞活枝＞枯枝＞樹葉；丘陵山地馬大雜交相思人工林枯枝、樹干及樹葉生物量高于濱海沙地，但活枝生物量低于濱海沙地。丘陵山地馬大雜交相思人工林根生物量整體大于濱海沙地，濱海沙地各徑級(jí)根生物量分配表現(xiàn)為根樁＞粗根＞大根＞細(xì)根＞中根＞小根，丘陵山地表現(xiàn)為根樁＞粗根＞大根＞中根＞小根＞細(xì)根。丘陵山地馬大雜交相思人工林土壤物理性質(zhì)與各器官生物量均無(wú)顯著相關(guān)性（P＞0.05）；濱海沙地馬大雜交相思人工林土壤容重、非毛管孔隙度分別與樹干及根樁生物量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。［結(jié)論］丘陵山地更適宜馬大雜交相思的正常生長(zhǎng)，有利于該樹種生長(zhǎng)發(fā)育。

關(guān)鍵詞 馬大雜交相思；造林地；生物量；分配格局

中圖分類號(hào) S 724 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2025）05-0106-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.05.021

Differences of" Biomass and Distribution Pattern of Acacia mangium×A.auriculiformis Plantation Under Different Afforestation Sites

CHEN Jin-xiang

（Fujian Zhangpu Xiacai State-owned Protection Forest Farm，Zhangzhou，F(xiàn)ujian 363214）

Abstract ［Objective］To explore the stand biomass and distribution pattern of Acacia mangium×A.auriculiformis plantation in two kinds of forest land.［Method］Taking 7-year-old A.mangium×A.auriculiformis plantation in coastal sandy land and hilly area as the research object，the aboveground part and root biomass of tree layer and its distribution pattern were analyzed by biomass harvest method.［Result］The results showed that the DBH，tree height，under-branch height，crown width and height-diameter ratio of hilly and mountainous A.mangium×A.auriculiformis plantation were 53.81%，97.76%，67.83%，22.3% and 21.88% higher than those of coastal sandy land，respectively.The biomass of some organs in the hilly and mountainous A.mangium×A.auriculiformis plantation was trunk gt; dead branch gt; living branch gt; leaf，while that in coastal sandy land was trunk gt; living branch gt; dead branch gt; leaf.The biomass of dead branches，trunks and leaves of A.mangium×A.auriculiformis plantation in hilly and mountainous areas was higher than that in coastal sandy land，but the biomass of living branches was lower than that in coastal sandy land.The root biomass of A.mangium×A.auriculiformis plantation in hilly and mountainous areas was higher than that in coastal sandy land，and the root biomass distribution of different diameter classes in coastal sandy land was as follows：root pile gt; coarse root gt; large root gt; fine root gt; middle root gt; small root.Hilly and mountainous areas showed root pile gt; coarse root gt; large root gt; middle root gt; small root gt; fine root.There was no significant correlation between soil physical properties and organ biomass （Pgt;0.05），but there was a significant positive correlation between soil bulk density and trunk biomass （Plt;0.05）.There was a significant positive correlation between non-capillary porosity and root pile biomass （Plt;0.05）.［Conclusion］The hills and mountains are more suitable for the normal growth of A.mangium×A.auriculiformis，which is beneficial to the growth and development of this tree species.

Key words Acacia mangium×A.auriculiformis;Afforestation site;Biomass;Distribution pattern

造林地的合理選擇是造林成敗的關(guān)鍵因素之一。長(zhǎng)期以來(lái)，由于對(duì)樹種的生態(tài)學(xué)特性不甚了解，導(dǎo)致出現(xiàn)“小老頭林”的不良后果，直接影響我國(guó)林業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展［1］。引進(jìn)外來(lái)適宜樹種是短期內(nèi)改善當(dāng)?shù)貥浞N組成，提高森林生物多樣性及提高森林資源總量的重要途徑［2］。對(duì)于外來(lái)引進(jìn)樹種，諸多學(xué)者在規(guī)模種植前開展了多點(diǎn)區(qū)域造林試驗(yàn)，從而科學(xué)確定該樹種的適宜造林區(qū)域及造林地［3］。

林分生物量是單位面積林地內(nèi)全部生物有機(jī)體總干質(zhì)量，能集中體現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)、能量及生產(chǎn)力情況［4-5］。生物量分配格局是決定植物生物學(xué)特性及競(jìng)爭(zhēng)和分配資源能力的主要指標(biāo)之一［6］。長(zhǎng)期以來(lái)，林分生物量及其分配格局受到諸多學(xué)者的關(guān)注。葛露露等［6］研究表明，紋莢相思（Acacia aulacocarpa）人工林地上部分各器官生物量表現(xiàn)為樹干＞樹枝＞樹皮＞樹葉，且總生物量分配特征表現(xiàn)為喬木層＞凋落物層＞草本層。列志旸等［5］研究表明，不同密度大葉相思（Acacia auriculaeformis）人工林樹干、樹根、樹葉生物量分別約占林分生物量的55%、15%、10%，且總生物量徑階分配為正態(tài)分布。

相思類樹種為含羞草科（Mimosaceae）合金歡屬（Acacia）常綠闊葉喬木，具有適應(yīng)性強(qiáng)，生長(zhǎng)迅速，耐干旱瘠薄，根瘤固氮等優(yōu)良特性，可顯著改善土壤質(zhì)量，是調(diào)整熱帶及南亞熱帶地區(qū)林分樹種組成的重要樹種之一［7-8］。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)熱帶及亞熱帶地區(qū)引進(jìn)了卷莢相思（Acacia cincinnata）、厚莢相思（A.crassicarpa）、黑木相思（A.melanoxylon）、馬占相思（A.mangium）等優(yōu)良速生用材樹種，且種植面積越來(lái)越大。馬大雜交相思（A.mangium×A.auriculiformis）為馬占相思和大葉相思雜交種，該樹種除具有其他相思類樹種的優(yōu)良特性外，還具有分枝較細(xì)、干形通直、出材率高，是優(yōu)良的園林綠化及速生用材樹種［9］。截至目前，我國(guó)林業(yè)科技工作者針對(duì)馬大雜交相思的研究主要集中在種苗繁育［10-11］、壯苗培育［12］、優(yōu)良家系選擇［13］、造林試驗(yàn)［14-15］等方面，而針對(duì)不同造林地對(duì)馬大雜交相思生長(zhǎng)及生物量的影響鮮見報(bào)道。鑒于此，筆者以濱海沙地和丘陵山地2種不同造林地7年生馬大雜交相思林為研究對(duì)象，分析其地上部分各器官和地下部分不同徑級(jí)根生物量及其分配特征，旨在為馬大雜交相思人工林高效培育提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

濱海沙地試驗(yàn)地位于福建省漳浦下蔡國(guó)有防護(hù)林場(chǎng)（117°41′05.26″E，23°56′49.62″N）下蔡工區(qū)001林班08大班100小班、001林班10大班160小班 2個(gè)小班，屬于南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年氣溫21 ℃，年降雨量1 350 mm，常有臺(tái)風(fēng)登陸。造林地處在海岸前沿地段，距離最高潮水線150 m左右，土壤為風(fēng)積沙土，厚達(dá)1 m以上，肥力差，立地等級(jí)Ⅳ類。造林前進(jìn)行人工挖穴整地，穴規(guī)格為40 cm×30 cm×30 cm，穴內(nèi)填入半穴的紅土，并將0.5 kg鈣鎂磷肥散伴入紅土中，株行距為2.0 m×2.5 m，種源來(lái)源于廣東省湛江市林業(yè)科學(xué)研究所1年生組培苗。2017年4月雨天進(jìn)行造林，造林時(shí)施放地蟲殺藥物，以防白蟻等地下害蟲。造林當(dāng)年8月擴(kuò)穴培土1次，追施1次復(fù)合肥（25" g/株），第2年追施1次復(fù)合肥（200 g/株），第3年追施1次復(fù)合肥（300 g/株）。

丘陵山地試驗(yàn)地位于福建省龍海九龍嶺國(guó)有林場(chǎng)（117°42′60″E，24°25′29″N）北徑工區(qū)004林班01大班020小班，屬沿海低山丘陵地帶，海拔150～220 m，坡度20°～30°，土層較厚，腐殖質(zhì)層薄，以磚紅壤性紅壤為主，立地等級(jí)Ⅱ類；試驗(yàn)地為馬尾松采伐跡地。造林地經(jīng)全面劈草、煉山、清雜后挖明穴，穴規(guī)格40 cm×30 cm×30 cm，株行距2.0 m×2.5 m，種源來(lái)源于廣東省湛江市林業(yè)科學(xué)研究所1年生組培苗。苗木于2017年6月中旬定植，15 d后調(diào)查成活情況并補(bǔ)植，造林后45 d追施復(fù)合肥（25 g/株）；次年1月中旬、4月中旬分別進(jìn)行割灌除草和塊狀培土，9月進(jìn)行割灌除草；2019年4月中旬割灌除草，并埋施復(fù)合肥（300 g/株），11月上旬割灌除草。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置及生長(zhǎng)指標(biāo)調(diào)查

2024年3月對(duì)2種不同造林地點(diǎn)試驗(yàn)林進(jìn)行全面踏查。在試驗(yàn)林內(nèi)各設(shè)置3塊20 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)樣地，共計(jì)6塊，開展林木生長(zhǎng)指標(biāo)調(diào)查。樹高、枝下高及冠幅采用測(cè)高桿測(cè)量，胸徑采用圍徑尺測(cè)量。

2.2 土壤樣品取樣及測(cè)定

2024年3月在每個(gè)樣地內(nèi)按“S”形分別選取3個(gè)土壤采樣點(diǎn)，去除表層枯枝落葉后，各剖面用容積為100 cm3的環(huán)刀分別取0～10、gt;10～20、gt;20～40 cm土層原狀土測(cè)定土壤物理性質(zhì)。土壤容重、含水率、毛管孔隙度等物理性質(zhì)采用環(huán)刀法測(cè)定［16］。試驗(yàn)林土壤物理性質(zhì)見表1。

2.3 生物量取樣及測(cè)定

根據(jù)不同樣地馬大雜交相思生長(zhǎng)指標(biāo)調(diào)查數(shù)據(jù)，計(jì)算平均樹高、平均胸徑等數(shù)據(jù)［17］。各樣地內(nèi)分別選出1株生長(zhǎng)量最接近平均值的馬大雜交相思平均木，齊地表伐倒，分別測(cè)定平均木樹干、樹枝（活枝和枯枝）及樹葉生物量鮮重。以平均木為圓心，以1.5 m為半徑，挖取根系。用游標(biāo)卡尺對(duì)根系進(jìn)行徑級(jí)劃分，即細(xì)根（D≤0.2 cm）、小根（0.2 cm＜D≤0.5 cm）、中根（0.5 cm＜D≤1.0 cm）、大根（1.0 cm＜D≤2.0 cm）、粗根（D＞2.0 cm）、根樁，分別對(duì)6種徑級(jí)的根系進(jìn)行鮮生物量測(cè)定［18］。取各平均木部分樹干、樹枝（活枝及枯枝）、樹葉、根新鮮樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，置于烘箱中80 ℃高溫烘干至恒重，測(cè)定含水率，并根據(jù)含水率折算平均木地上及地下各組分干生物量。

2.4 數(shù)據(jù)處理 采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理；采用SPSS 27.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及相關(guān)性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同造林地馬大雜交相思人工林生長(zhǎng)差異 由表2可知，不同造林地對(duì)馬大雜交相思人工林林分特征產(chǎn)生不同影響。丘陵山地林分生長(zhǎng)指標(biāo)均高于濱海沙地，其中，胸徑、樹高、枝下高、冠幅、高徑比分別比濱海沙地對(duì)應(yīng)指標(biāo)高出53.81%、97.76%、67.83%、22.30%、21.88%。方差分析結(jié)果表明，濱海沙地馬大雜交相思人工林生長(zhǎng)指標(biāo)均與丘陵山地對(duì)應(yīng)指標(biāo)達(dá)差異極顯著水平（P＜0.01）。

3.2 不同造林地馬大雜交相思人工林地上部分各器官生物量及其分配

由表3可知，造林地對(duì)馬大雜交相思人工林活枝、枯枝、樹干及樹葉的生物量及其分配率產(chǎn)生不同影響。丘陵山地馬大雜交相思人工林枯枝、樹干及樹葉生物量均高于濱海沙地，但活枝生物量低于濱海沙地。其中，丘陵山地枯枝、樹干及樹葉生物量相較于濱海沙地提高了118.68%、249.28%和15.67%。就4種器官的生物量分配率而言，濱海沙地更有利于活枝、枯枝及樹葉生物量的分配，而丘陵山地更有利于樹干生物量的分配，濱海沙地人工林地上部分各器官生物量分配表現(xiàn)為樹干＞活枝＞枯枝＞樹葉，而丘陵山地表現(xiàn)為樹干＞枯枝＞活枝＞樹葉。方差分析結(jié)果表明，濱海沙地馬大雜交相思人工林地上部分各器官生物量均與丘陵山地間差異極顯著（P＜0.01）。

3.3 不同造林地馬大雜交相思人工林各徑級(jí)根生物量及其分配

由表4可知，不同造林地對(duì)馬大雜交相思人工林各徑級(jí)根生物量及其分配率產(chǎn)生不同影響。丘陵山地馬大雜交相思人工林徑級(jí)根生物量整體上大于濱海沙地，其中丘陵山地馬大雜交相思人工林根樁、粗根、大根、中根、小根及細(xì)根分別比濱海沙地高出380.51%、52.73%、22.86%、353.33%、153.85%、40.91%。就根系生物量分配率而言，丘陵山地更有利于根樁和中根生物量的分配，而濱海沙地更有利于粗根、大根、小根和細(xì)根生物量的分配。濱海沙地馬大雜交相思人工林各徑級(jí)根生物量分配表現(xiàn)為根樁＞粗根＞大根＞細(xì)根＞中根＞小根，丘陵山地表現(xiàn)為根樁＞粗根＞大根＞中根＞小根＞細(xì)根。方差分析結(jié)果表明，濱海沙地馬大雜交相思人工林細(xì)根生物量與丘陵山地間差異不顯著（P＞0.05），其余指標(biāo)均與丘陵山地間達(dá)到差異極顯著水平（P＜0.01）。

3.4 不同造林地馬大雜交相思人工林林分生物量及其分配

由表5可知，2種造林地馬大雜交相思人工林林分生物量均表現(xiàn)為地上部分＞地下部分，丘陵山地馬大雜交相思人工林林分生物量高于濱海沙地，且地上部分生物量較濱海沙地高出172.71%，地下部分生物量較濱海沙地高出212.72%。就林分生物量分配率而言，濱海沙地更有利于地上部分生物量的分配，丘陵山地更有利于地下部分生物量的分配。方差分析結(jié)果顯示，濱海沙地馬大雜交相思人工林地上部分和地下部分生物量均與丘陵山地差異極顯著（P＜0.01）。

3.5 不同造林地馬大雜交相思人工林土壤物理性質(zhì)與各器官生物量相關(guān)性

由表6可知，濱海沙地馬大雜交相思人工林土壤容重與樹干生物量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），非毛管孔隙度與根樁生物量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），丘陵山地土壤物理性質(zhì)與各器官生物量間均無(wú)顯著相關(guān)。

4 討論與結(jié)論

森林生態(tài)系統(tǒng)生物量通常指單位面積內(nèi)物質(zhì)的總量，其不僅是體現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能變化的主要指標(biāo)，也是林木對(duì)自身獲取和分配營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)策略的主要依據(jù)［19］。林木生物量的變化既受土壤質(zhì)量的影響，又與造林地及經(jīng)營(yíng)方式緊密相關(guān)［20］。在林木生物量的眾多影響因素中，造林地是其中極為重要的因素之一。在合理的造林地，隨著生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，人工林單位面積內(nèi)的樹種株數(shù)將持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)林木生物量也將不斷增加［21］。該試驗(yàn)結(jié)果表明，丘陵山地馬大雜交相思人工林地上與地下部分生物量均顯著高于濱海沙地，即相較于濱海沙地，丘陵山地是更合理的馬大雜交相思造林地。

林木根系是維持生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡的重要因素之一，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)起著不可或缺的作用［21］。通常而言，細(xì)根（D≤0.2 cm）受木質(zhì)化影響較低，是植物根系中敏感且生理活性最強(qiáng)的器官，也是林木獲取地下營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及水分的重要媒介［22］。細(xì)根生物量的分配格局也直接反映林木對(duì)有限資源的獲取和競(jìng)爭(zhēng)策略。受造林地的影響，林木地下部分競(jìng)爭(zhēng)呈現(xiàn)不同形式，細(xì)根生物量所占比例也直接體現(xiàn)林木適應(yīng)不同土壤類型的能力［23］。該試驗(yàn)研究結(jié)果表明，濱海沙地和丘陵山地馬大雜交相思人工林細(xì)根的生物量分配率分別為1.64%、0.71%，分別位于2種造林地的第4、6位，即細(xì)根在濱海沙地徑級(jí)根生物量分配率中表現(xiàn)出更高占比，這與黃秀勇［24］對(duì)濱海沙地濕地松人工林根系生物量的研究結(jié)果相似。

造林地的選擇是影響林木生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因素之一，也是林業(yè)部門在制訂森林培育和經(jīng)營(yíng)策略過(guò)程中需著重考慮的技術(shù)問(wèn)題。適宜的造林地不僅可間接實(shí)現(xiàn)人工林的高效發(fā)展，還能滿足林木對(duì)光照和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等的需求，其既可促進(jìn)林木的生長(zhǎng)發(fā)育，又對(duì)提高林分質(zhì)量產(chǎn)生重要作用。此外，合理的造林地可為林木提供相匹配的土壤資源，使林木獲取更多生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，保證個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度保持在合理范圍，使林木的正常生長(zhǎng)發(fā)育得到保障［25］。該試驗(yàn)結(jié)果表明，丘陵山地林分生長(zhǎng)指標(biāo)均高于濱海沙地，造成該現(xiàn)象的原因可能是相較于紅壤土而言，沙土含有較少的利于馬大雜交相思生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)，該試驗(yàn)結(jié)果也反映出馬大雜交相思在沙地的適應(yīng)性較差，這與張成典等［26-27］等的研究結(jié)果一致。

該試驗(yàn)結(jié)果表明，4種土壤物理性質(zhì)（土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度）與濱海沙地馬大雜交相思人工林各器官生物量相關(guān)性不強(qiáng)，與丘陵山地各器官生物量均無(wú)顯著相關(guān)性，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果有所不同，可能是由于2種造林地不同的土壤結(jié)構(gòu)及林木自身的植物生理學(xué)特性所致。如劉姝媛等［28］研究表明，影響廣東省桉樹（Eucalyptus robusta）生物量積累的主要土壤物理性質(zhì)為毛管孔隙度和毛管持水量。張志云等［29］研究表明，在以花崗巖為母巖的造林地土壤中，對(duì)杉木（Cunninghamia lanceolata）生長(zhǎng)發(fā)育及生物量積累產(chǎn)生主要影響的土壤物理性質(zhì)是非毛管孔隙度和容重。

在馬大雜交相思樹種培育和經(jīng)營(yíng)的過(guò)程中，為得到適應(yīng)性更強(qiáng)、生長(zhǎng)更快的優(yōu)良林木，應(yīng)在造林時(shí)選擇適宜的地點(diǎn)，保障馬大雜交相思人工林各單株具備相對(duì)較高的小根、細(xì)根和葉生物量，為該樹種獲得更豐富的土壤養(yǎng)分及光照資源提供支持，從而保障林木的長(zhǎng)期發(fā)展。該研究?jī)H對(duì)2種不同造林地7年生馬大雜交相思人工林生物量開展了相關(guān)研究，有關(guān)該試驗(yàn)樣地后期馬大雜交相思生長(zhǎng)情況及林木生物量分配格局的變化有待進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)和分析。

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基金項(xiàng)目 福建省林業(yè)科技項(xiàng)目（ZMGG-0709）。

作者簡(jiǎn)介 陳錦祥（1975—），男，福建漳浦人，工程師，從事森林資源培育及管理研究。

收稿日期 2024-06-24