全 文 ：书第 38 卷 第 1 期
2 0 1 1 年 3 月
福 建 林 业 科 技
Jour of Fujian Forestry Sci and Tech
Vol. 38 No. 1
Mar.，2 0 1 1
doi: 10． 3969 / j． issn． 1002 － 7351． 2011． 01． 01
灰木莲人工林生物量和生产力的研究
李俊贞1，秦武明2，覃 毓1，覃 静2，唐 克1，段文雯2
( 1. 广西高峰林场，广西 南宁 530001; 2. 广西大学林学院，广西 南宁 530005)
摘要: 对广西高峰林场界牌分场 46 年生灰木莲人工林的生物量和生产力进行测定和研究，建立灰木莲各器官生物量估测
模型，分析灰木莲人工林不同径阶的生物量的分配规律和林分生产力。结果表明: 生物量估测模型拟合效果理想，达到较
高精度，可用于生产实践; 灰木莲林分乔木层总生物量为 224. 86 t·hm －2，干材生物量为 155. 24 t·hm －2，占总生物量比重
的 69. 04% ; 林下植被总生物量为 5. 31 t·hm －2。无论是单株生物量还是乔木层生物量，灰木莲各个器官生物量所占总生
物量的比例顺序均为: 干材 ＞根系 ＞活枝 ＞干皮 ＞叶子 ＞枯枝; 灰木莲人工林单株生物量随着林木径阶的增大而增加，不
同径阶差异性显著; 灰木莲人工林净生产力为 10. 09 t·hm －2·a －1。
关键词: 灰木莲; 生物量; 生产力
中图分类号: S718. 55 + 6 文献标识码: A 文章编号: 1002 － 7351( 2011) 01 － 0001 － 05
Studies on the Biomass and Productivity of Manglietia glauce
LI Jun-zhen1，QIN Wu-ming2，QIN Yu1，QIN Jing2，TANG Ke1，DUAN Wen-wen2
( 1． Guangxi Gaofeng Forest Farm，Nanning 530001，Guangxi ，China;
2． Forestry College of Guangxi University，Nanning 530005，Guangxi ，China)
Abstract: The biomass and productivity were measured and analyzed for 46-year-old Manglietia glauce in Jiepai Branch of Guangxi
Gaofeng Forestry Farm． Using the software to build the biomass model，this paper analyzed the biomass’regular in different diameter
and the whole plantation’s productivity． The result showed that the biomass models achieved high accuracy，which could be used for
practical product． The tree layer of the total biomass was 224. 86 t·hm －2，wood biomass was the main point of the total biomass，the
proportion was 69. 04%，the biomass of understory plants was 5． 31 t·hm －2 ． Manglietia glauce’s allocation rate of various organs
to the total biomass was in the order: dry wood ＞ root ＞ branch ＞ bark ＞ leave ＞ twigs; Manglietia glauce plantation’s single tree’s
biomass was increased by the diameter，different diameter had notable different． Net productivity of Manglietia glauce plantation was
10． 09t·hm －2·a －1 ．
Key words: Manglietia glauce; biomass; productivity
灰木莲( Manglietia glauce) 也称越南木莲，是木兰科木莲属的常绿阔叶树种，原产于越南长山山脉及
印度尼西亚跨赤道 21°N—10°S、100°W—115°E ，垂直分布在越南海拔 700 m以下山地［1］。该树种具有生
长快、适应性强、干形通直的特点，木材可作纤维、纸浆、建筑装饰、家具用材等，而且灰木莲树形优美、花大
而芳香、花期长，对大气污染有较强的抗性［2］和滞尘作用［3］，是优良的城乡园林绿化树种。自 20 世纪 60
年代以来，在广东、海南、广西、福建等省均有引种，在各地生长表现良好，能够正常开花结果［4 － 6］，成为我
国引种成功的外来珍贵优良树种之一。近几年来，国内有关灰木莲的研究也日益增多，其中包括杨耀海、
林沐恩等对灰木莲进行引种栽培研究［7 － 8］，张运宏对灰木莲等树种进行了早期生长表现的研究，但有关灰
木莲人工纯林的生物量和生产力的研究较少，因此，本文开展 46 年生灰木莲人工林生物量和生产力的研
究，以揭示灰木莲人工林生物量和生产力的累积特点，为灰木莲人工林的经营管理提供参考。
1 试验地概况
试验地位于广西南宁市国营高峰林场的界牌分场内，地理位置为东经 108°21、北纬 22°58，该地区属
收稿日期: 2010 － 08 － 25; 修回日期: 2010 － 09 － 23
基金项目: 高峰林场珍贵及乡土树种研究项目
作者简介: 李俊贞( 1968—) ，男，广西平果人，广西高峰林场工程师，从事森林培育和林业管理研究。
福 建 林 业 科 技 第 38 卷
南亚热带季风气候，夏长冬短，热量丰富，雨量充沛。年平均温度 21. 8 ℃，极端最高气温 40 ℃，极端最低
温 － 2 ℃，≥10 ℃年积温约 7 200 ℃，年平均降水量 1 200 ～ 1 500 mm，降水多集中在 5—9 月，年蒸发量
1 250 ～ 1 620 mm，年日照时数 1 450 ～ 1 650 h，年均空气相对湿度大约 79 %。试验地位于山坡中部，海拔
高度约 200 m，坡度 25° ～ 28°，东南坡。土壤类型为砂页岩发育形成的赤红壤，土层厚度在 80 cm以上，腐
殖质层厚度 15 ～ 20 cm，保水保肥能力较好。林下草本植物主要有五节芒( Miscanthus floridulus) 、铁芒箕
( Dicranopteris linearis) 、蔓生莠竹( Microstegium vegans) 等，灌木有越南悬钩子( Rubus cochinchinensis) 、毛桐
( Mallotus barbatus) 和杜茎山( Maesa japonica( Thb. ) Moritzi) 等。
2 研究方法
2. 1 标准地的设置与样木生物量测定
在 10. 6 hm2 的 46 年生灰木莲人工林林分内设置标准地 6 块，标准地面积为 400 m2 ( 20 m ×20 m) ，对
标准地内的林木进行每木检尺，测量其树高、胸径、枝下高、冠幅及林分的郁闭度，林分平均枝下高为 11
m，郁闭度为 0. 95。
通过统计林木胸径分布，标准地内所有林木都分布在 8 个径阶内，在每一个径阶内选取 1 ～ 2 株平均
木，在株数较多的径阶适当增加平均木的选取数量。共选择 12 株平均木，将其伐倒，分活枝、枯枝、叶片收
集，现场称其鲜重。主干采用 Monsic分层切割法，把树干以 2 m的长度分段称量其鲜重，采集活枝、枯枝、
叶片、去皮主干、树皮的样品，各抽取 500 g左右的样品。地下部分采用全根挖掘法测定各器官的鲜重［9］，
分根篼、粗根、中根、细根收集，并各取 200 ～ 500 g的样品。将各器官的样品带回实验室在 85 ℃恒温下烘
至衡重，计算出各器官的含水率及干重，并计算总干重。
2. 2 林下植被及凋落物测定
在各个标准地内，分别设置 6 个 1 m ×1 m的小样方，调查样方内灌草种类、个体数、高度及覆盖度等，
采用样方收获法测定林下植被生物量，收集样方内的灌木、草本植物以及林下凋落物，分别称鲜重，抽取试
样 200 g左右带回实验室烘干测定样品干重，根据含水量和干重推算出单位面积内灌草层和凋落物层的
生物量［10］。
2. 3 林分生物量估测
根据林木各器官生物量( W) 与测树因子( D2H) 之间的函数关系建立相对生长方程，通过筛选拟合效
果最好的单株生物量回归方程结合样地调查结果，算出每个径阶平均木的器官生物量，再乘上该径阶林木
株数即可算出每个样方总生物量，再换算成单位面积林分的平均生物量，便可估算出林分生物量［11］。
2. 4 林分生产力的计算
林木通过光合作用生产的有机物质减去林木呼吸的消耗量所剩下的部分称为净生产量［12］，通常采用
单位时间内平均净生产量作为生产力的估算指标。本文采用年平均生产量作为生产力的估算指标，计算
公式为: NPP =W/a。式中: NPP为年平均净生产量; W为林分或器官生物量; a为林分年龄。
灰木莲干材、树皮、树枝、树根的平均净生产量是按照各器官生物量被乔木的年龄所除，叶生物量则以
叶在林木上着生 5 a计。林分内灌草遭人为干扰严重，灌木数量较少，以 2 a计算草本植物平均净生产量。
3 结果与讨论
3. 1 生物量估算回归模型
根据林木相对生长关系，拟合灰木莲各器官生物量与测树因子( D2H) 之间的回归方程［11］，以判定系
数为主要依据选择其中最优模型。由表 1 可知，经过方差分析和显著性检验，灰木莲人工林各器官生物量
与测数因子( D2H) 存在着密切联系，所拟合的方程均达到极显著水平( P ＜ 0. 01) ，干材、中根用幂函数方
程拟合最好，枯枝、细根用对数函数方程拟合最好，而干皮、枝条、树叶、根篼和粗根则用线性方程拟合最
好。
·2·
第 1 期 李俊贞，等: 灰木莲人工林生物量和生产力的研究
3. 2 灰木莲人工林不同径阶单株生
物量及其分配
由表 2 可知，灰木莲单株各器官
生物量随着径阶的增加而增加，干材
的增大趋势尤为明显，18 径阶干材
的生物量为 177. 57 kg·株 － 1，32 径
阶的生物量则高达 711. 3 kg·株 － 1，
后者为前者的 4 倍。干材的平均生
物量占总生物量的 69. 1%，由于干材
是木材经济效益的直接体现，说明该
树种的经济效益明显，可以作为用材
表 1 生物量估算的回归方程
器官 相对生长方程 决定系数 R2 F
干材 Wt = 0. 022( D
2H) 1. 023 0. 968 182. 437＊＊
干皮 Wb = － 1. 822 + 0. 001( D
2H) 0. 962 151. 493＊＊
枝条 Wb = － 21. 997 + 0. 005( D
2H) 0. 962 152. 845＊＊
枯枝 Wd = － 24. 46 + 2. 892ln( D
2H) 0. 979 283. 301＊＊
树叶 Wl = － 1. 196 + 0. 001( D
2H) 0. 928 77. 731＊＊
根篼 Ws = 20. 487 + 0. 001( D
2H) 0. 948 110. 434＊＊
粗根 Wc = 9. 814 + 0. 001( D
2H) 0. 893 50. 125＊＊
中根 Wm = 0. 029( D
2H) 0. 556 0. 954 125. 548＊＊
细根 Wf = － 16. 47 + 2. 164ln( D
2H) 0. 926 57. 548＊＊
* :＊＊表示 P ＜ 0. 01; * 表示 P ＜ 0. 05
林树种大力发展种植;其次是根系，根系的生物量为 69. 93 kg·株 － 1，占总体生物量的 13. 22%。由此可
见，灰木莲的根系发达，具有较强的抗风能力和抵抗自然灾害的能力，发达的根系不仅提高养分吸收率，还
具有改善土壤理化性质和涵养固土能力。各器官生物量大小顺序为: 干材 ＞根系 ＞活枝 ＞干皮 ＞叶。活
枝生物量为 52. 07 kg·株 － 1，占总生物量的 8. 04% ;叶生物量为 13. 62 kg·株 － 1，占总生物量的 2. 27%。
表 2 灰木莲人工林单株生物量及其分配
径阶
平均生物量
干材 干皮 活枝 枯枝 叶
根部
根篼 粗根 中根 细根 合计
总计
18 A 177． 57 16． 36 10． 97 0． 97 5． 40 27． 08 16． 41 3． 85 2． 56 49． 90 261． 18
B 67． 99 6． 27 4． 20 0． 37 2． 07 10． 37 6． 28 1． 48 0． 98 19． 11 100
20 A 218． 85 20． 85 18． 44 1． 56 6． 89 28． 58 17． 90 4． 32 3． 00 53． 80 320． 39
B 68． 31 6． 51 5． 76 0． 49 2． 15 8． 92 5． 59 1． 35 0． 94 16． 79 100
22 A 277． 16 27． 15 28． 95 2． 23 8． 99 30． 68 20． 00 4． 91 3． 50 59． 09 403． 57
B 68． 68 6． 73 7． 17 0． 55 2． 23 7． 60 4． 96 1． 22 0． 87 14． 64 100
24 A 322． 57 32． 04 37． 09 2． 66 10． 62 32． 30 21． 63 5． 33 3． 82 63． 09 468． 07
B 68． 92 6． 84 7． 92 0． 57 2． 27 6． 90 4． 62 1． 14 0． 82 13． 48 100
26 A 430． 74 43． 62 56． 40 3． 48 14． 48 36． 17 25． 49 6． 24 4． 43 72． 33 621． 04
B 69． 36 7． 02 9． 08 0． 56 2． 33 5． 82 4． 10 1． 00 0． 71 11． 65 100
28 A 511． 85 52． 26 70． 80 3． 96 17． 36 39． 05 28． 37 6． 85 4． 80 79． 07 735． 29
B 69． 61 7． 11 9． 63 0． 54 2． 36 5． 31 3． 86 0． 93 0． 65 10． 75 100
30 A 608． 65 62． 53 87． 92 4． 45 20． 79 42． 47 31． 80 7． 53 5． 17 86． 96 871． 30
B 69． 86 7． 18 10． 09 0． 51 2． 39 4． 87 3． 65 0． 86 0． 59 9． 98 100
32 A 711． 30 73． 38 106 4． 89 24． 40 46． 09 35． 41 8． 19 5． 50 95． 19 1015． 17
B 70． 07 7． 23 10． 44 0． 48 2． 40 4． 54 3． 49 0． 81 0． 54 9． 38 100
平均值 A 407． 34 41． 02 52． 07 3． 03 13． 62 35． 30 24． 63 5． 90 4． 10 69． 93 587
B 69． 10 6． 86 8． 04 0． 51 2． 27 6． 79 4． 57 1． 10 0． 76 13． 22 100
* : A为生物量( kg·株 － 1 ) ; B为所占百分比( % ) 。
3. 3 灰木莲人工林各器官生物量的径阶分布
从表 3 可以看出，20 径阶的立木株数最多( 100 株·hm －2 ) ，其次是 22 径阶( 92 株·hm －2 ) ，立木株数
最少的是 32 径阶。林分内各径阶株数表现为偏正态分布，近似Weibull分布。生物量最大的径阶为 22 径
阶，达 8. 88 t·hm －2，占乔木层的 19. 04% ;其次是 24 径阶，生物量为 8. 43 t·hm －2，占乔木层的 18. 07% ;
再次为 26 径阶，为 8. 07 t·hm －2，占乔木层的 17. 31%。由此可看出，径阶总生物量是由径阶株数和单株
生物量共同决定的，所以在株数高峰的径阶没有出现高的生物量。
·3·
福 建 林 业 科 技 第 38 卷
表 3 各径阶灰木莲的株数、生物量分布
径阶 /
cm
株数 /
( 株·hm －2)
干材
生物量 /
( t·hm －2 )
百分比 /
%
树皮
生物量 /
( t·hm －2 )
百分比 /
%
树枝
生物量 /
( t·hm －2 )
百分比 /
%
树叶
生物量 /
( t·hm －2 )
百分比 /
%
根系
生物量 /
( t·hm －2 )
百分比 /
%
合计
生物量 /
( t·hm －2 )
百分比 /
%
18 63 2． 66 8． 29 0． 25 7． 73 0． 16 4． 57 0． 08 7． 69 0． 75 11． 67 3． 91 8． 40
20 100 5． 25 16． 34 0． 50 15． 75 0． 44 12． 30 0． 17 15． 71 1． 29 20． 14 7． 69 16． 49
22 92 6． 10 18． 97 0． 60 18． 81 0． 64 17． 70 0． 20 18． 79 1． 30 20． 27 8． 88 19． 04
24 75 5． 81 18． 06 0． 58 18． 16 0． 67 18． 56 0． 19 18． 16 1． 14 17． 71 8． 43 18． 07
26 54 5． 60 17． 42 0． 57 17． 85 0． 73 20． 38 0． 19 17． 88 0． 94 14． 66 8． 07 17． 31
28 29 3． 58 11． 15 0． 37 11． 52 0． 50 13． 77 0． 12 11． 54 0． 55 8． 63 5． 14 11． 04
30 17 2． 43 7． 57 0． 25 7． 88 0． 35 9． 77 0． 08 7． 90 0． 35 5． 42 3． 48 7． 47
32 4 0． 71 2． 21 0． 07 2． 31 0． 11 2． 95 0． 02 2． 32 0． 10 1． 48 1． 01 2． 18
合计 434 32． 15 100 3． 18 100 3． 60 100 1． 05 100 6． 41 100 46． 63 100
3. 4 灰木莲人工林林分生物量
3. 4. 1 乔木层生物量 林分生物量直接反映了该林分有机质生产和积累水平。由表 4 可知，灰木莲乔木
层各个器官生物量的分配规律与单株平均木规律基本一致，乔木层总生物量为 224. 86 t·hm －2，其中干
材、干皮、活枝、枯枝、树叶、根系所占的比例分别是 69. 04%、6. 83%、7. 85%、0. 51%、2. 26%、13. 51%，与
海南木莲相比，树干和树叶所占总生物量的比例高于海南木莲( 54. 127%、2. 354% ) ，但干皮、树叶和树根
所占的生物量要少于海南木莲( 9. 37%、2. 354%、26. 388% ) ［14］。从灰木莲各器官所占比例可知，干材的
比例占总体生物量将近 70%，对于用材树种来说，属较高比例;枝叶相对较少，是由于灰木莲人工林是单
层林，林分密度大，对光照竞争大，限制了枝叶的生长。若要提高林分生物生产力，必需进行复层林经营或
抚育间伐。
表 4 灰木莲人工林林分乔木层生物量
项目 干材 干皮 活枝 枯枝 树叶
根系
根篼 粗根 中根 细根 合计
总计
生物量 / ( t·hm －2 ) 155． 24 15． 36 17． 65 1． 14 5． 09 15． 66 10． 46 2． 51 1． 75 30． 38 224． 86
比例 /% 69． 04 6． 83 7． 85 0． 51 2． 26 6． 97 4． 65 1． 12 0． 78 13． 51 100
3. 4. 2 林下植被生物量 林下植被是人工林系统的重要组成部分，尽管林下植被只占森林生物量很小部
分，但下层植物的生物量归还对人工林的养分循环和地力恢复起着重要的作用。对灰木莲林分的活地被
物和死地被物进行研究可知( 见表 5) ，灰木莲人工林林下植被总量为 5. 31 t·hm －2，活地被物总量为 1. 38
t·hm －2，死地被物为 3. 93 t·hm －2，后者是前者的 3 倍多。林下死地被物多于活地被物，说明林内郁闭度
较大，透光性较差，不利于林下植物的生长和死地被物的分解，故在灰木莲生长过程中，应及时进行间伐，
不仅可以提高林分生物量，也有利于凋落物的分解和养分循环。
3. 5 林分生产力
植物的初级生产力即第一生产力是来自对太
阳光能以化学能固定为自身或消费者能够利用的
化学能，由表 6 可知，46 年生的灰木莲人工林平均
净生产力为 10. 09 t·hm －2·a －1，乔木层生产力为
7. 53 t·hm －2·a －1，占总生产力的 74. 6%。就木
兰科树种来比较，远远低于广西六万林场种植的
46 年火力楠人工林( 净生产力为 26. 06 t·hm －2·
a －1 ) ［15］。灰木莲低生产力原因可能是枝叶分化
表 5 灰木莲人工林林分林下植被生物量 t·hm －2
活地被物
地上部分 地下部分 总量
死地被物 林下植被总量
1. 01 0. 37 1. 38 3. 93 5. 31
表 6 灰木莲人工林林分生产力 t·hm －2·a －1
地上部分
乔木层 林下植被 凋落物
地下部分 合计
7. 53 0. 69 0. 79 1. 08 10. 09
大，枝下高较高，树形如伞状，林木对光照的竞争大，所固定下的有机物量相对较少，导致灰木莲初级生产
·4·
第 1 期 李俊贞，等: 灰木莲人工林生物量和生产力的研究
力较低。因此，及时的抚育间伐是提高灰木莲人工林生产力的重要途径。
4 小结
1) 灰木莲各器官生物量与测树因子( D2H) 拟合的相对生长模型相关度大、精度高，说明生物量回归模
型可靠性高，可用于推算灰木莲各器官之间的生物量。
2) 灰木莲单株生物量随着径阶的增加而增大，不同径阶之间的差异性显著，18 径阶和 32 径阶的生物
量级差达到 533. 73 kg·株 － 1，相差 4 倍多，具有极不平衡性。该树种在遗传改良、良种选育等方面潜力巨
大，优良单株的选育对投资造林经济利益的增加尤为显著。单株树干生物量达到 407. 34 kg·株 － 1，占全
树总生物量的 69. 1%，对于以培育用材林为目的的投资具有较高的经济价值。
3) 46 年生灰木莲人工林乔木层生物量为 224. 86 t·hm －2，其中干材生物量为 155. 24 t·hm －2，占总
生物量的 69. 04%，作为用材树种具有明显的经济效益。林下植被生物量为 5. 31 t·hm －2，林下死地被物
占 74%，说明林内郁闭度大，不利于死地被物分解，在林木培育中，应进行抚育间伐，提高林内透光度，促
进地被物分解，加速林内养分循环。无论是径阶平均木生物量还是乔木层生物量，灰木莲各个器官的生物
量所占比例顺序均为: 干材 ＞根系 ＞活枝 ＞干皮 ＞叶子 ＞枯枝，其中根系各部分的生物量占总生物量的顺
序为:根篼 ＞粗根 ＞中根 ＞细根。
4) 人工林生产力受到林分密度、立地条件、林龄、经营管理、林分结构等多因素的影响，本研究的灰木
莲人工林为 46 年前用实生苗造林，且营林技术措施落后，造林后缺乏管理等原因，对该人工林生产力造成
一定的影响，灰木莲人工林生产力为 10. 09 t·hm －2·a －1低于同龄木兰科树种火力楠，今后应通过林木遗
传改良、加强营林技术措施、优化树种结构来提高林分生产力。
5) 在适地适树的前提下，发展灰木莲无论在林分生物量或生产力方面，都达到用材林的要求，并且干
材的比例大，经济效益明显。今后加强良种选育，种植后要注意抚育间伐，增大林内透光性，提高对光合作
用的利用率，使其在生物量、生产力和干形方面有更大的发展潜力。
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