全 文 ：文章编号:1001—9499(2003)04—0014—05
川西高原光果西南杨人工林生物量及生产力的研究
彭培好1　彭俊生1　王成善1　王金锡2
(1.成都理工大学地球科学学院 , 四川　610059;2.四川省林业科学研究院 , 成都　610081)
摘要:采用标准木和回归分析法 (乔木层)及样方收获法 (灌木 、 草本)研究了川西高原丘陵宽谷地带光果西
南场人工林的生产力生物量及其分配规律。
1.根据各径阶标准木资料 , 对 4 个回归模型 (a)Y=a+bX , (b)Y=aXb , (c)Y=aebX , (d)Y=a+b1nX 的
适应性进行评价 、 筛选 , 结果以 (b)的相关系数最高 , 精度符合要求。
2.林分总生物量为 61.371t·hm-2 , 其中乔木层 58.391t·hm-2 (95.140%), 灌木层 1.090 t·hm-2 (1.780%),
草本层 1.890 t·hm-2 (3.08%);乔木层净生产量为 9.342t·hm-2·a-1 , 约 38.514%分配到树干。
3.林分总生物量及树干生物量随高度分布呈金字塔型 , 枝、 叶生物量主要集中分布在树冠中上部;根系生物
量随土壤深度的增加逐渐减少 , 呈倒金字塔形, 根生物量占林分总生物量的28.84%, 主要分布于 0～ 60 cm的土层中。
4.地上部分生物量和总生物量分别是树干生物量的1.28倍和1.8倍 , 和其它热带、 亚热带森林分析的结果相似。
关键词:光果西南杨;生物量;生产力
中图分类号:S 718.55+6 文献标识码:A
　　光果西南杨 (Populus schneideri var.tibetica)
人工林是近年来在川西高原宽谷地带推广的主要
人工 林类 型 。光 果 西南 杨 属 杨 柳科 杨 属
(Populus)青杨组 (Section tacamchaca spach), 为
我国特有树种 , 主要分布于四川西部 , 西藏西部
至东南部地区 , 海拔可达3900m , 是一种适应性和
抗逆性强 , 生长迅速 、材质优良的速生树种。在川
西高原宽谷地带大面积营造 , 不但可以加快高原宽
谷区的荒地绿化 , 提高森林覆盖率 , 而且对水土保
持 、水源涵养 、防风固沙 、维护自然生态平衡都具
有重要的意义。本文旨在探讨光果西南杨人工林的
生物生产力状况 , 从生物产量学的角度认识其人工
林的群落学特性 , 为指导川西高原杨树造林及防护
林体系的建设提供量化指标和依据。
1　调查区概况与研究方法
1.1　调查区概况
调查区位于四川省稻城县稻坝区 , 100°11′E ,
29°03′N , 海拔 3740m 。气候属青藏高原型气候 ,
年均气温 4.1℃, 最冷月 (1 月)平均气温为
-5.9℃, 最热月 (7月)平均气温 11.9℃, 年日
照时数 2 624.0 h , 无霜期80天。年均降水量
638mm , 相对湿度 56%, 年蒸发量 1 847mm , 干
湿季明显 , 降水集中在 6 ～ 9月 , 占全年降水量的
87.4%。该区属高原丘原宽谷地貌 , 地势较平坦
开阔 , 造林地土壤为河滩重石砾质沙土 , 土壤酸
性至中性。
实验林是 1988年以来陆续营造的 , 林龄 9年
以上的均已郁闭成林 , 郁闭度 0.4 ～ 0.7 , 平均树
高 4.0 ～ 8.81m , 平均胸径 3.9 ～ 8.9 cm , 平均冠幅
1.2 ～ 1.88m , 林分密度 1350 ～ 2500株/hm2 。林下
植物组成简单 , 常见灌木种类有宽苞棘豆
(Oxytropis latibracteata )、 沙 棘 (Hippophae
rhamnoides)、喜丛柳 (Salix driophila)等;常见草
本种类有四川蒿草 (Kobresia setchwanensis)、 西藏
苔草 (Carex tibetica)、 垂穗 披 碱草 (Elymus
nutans)、 珠芽蓼 (Polygonum viviparum)、 西南委
陵菜 (Potentilla fulgens)、 黄总花草 (Spenceria
ramalana)、蓝龙胆草 (Gentiana leucomelaena)等 。
1.2　研究方法
1.2.1　样木收集
乔木层:对标准地内林木进行测树调查后 ,
根据每木检尺资料 , 按胸径和树高选择各径阶标
准木。树干生物量测定采用分层切割法;枝叶生
物量测定采用分层样枝法;根系采用全挖法 , 按
第 28卷　第4期 林　业　科　技 Vol.28　No.4
2 0 0 3 年 7 月 FORESTRY SCIENCE &TECHNOLOGY July 　 20 03
主根和 3个直径等级 (<0.2cm , 0.2～ 0.5cm , >0.5cm)
对根系分别称重 , 测定其生物量 。乔木层生产量
的推算:树干 、 树皮的年生产量采用树干解析法;
树根年生产量采用平均生长量法推算;树枝年生
产量是枝生物量被平均年龄所除之商;树叶年生
产量即为当年萌发树叶的生物量。
灌木层:在标准地内设置 5个 2m×2m 样方 ,
调查灌木种类 、 盖度 、 高度等 , 用全割法测定地
上部分生物量 , 地下部分生物量用挖掘法测定。
草本层:在标准地内设置 1m×1m样方 5个 ,
记测草本植物种类 、 高度 、 盖度等 , 用 “样方收
获法” 分地上和地下部分称重 , 测其生物量 。
1.2.2　回归模型的选择及生物量的计算
根据各径阶标准木资料 , 以胸径的平方乘以
树高 (D2H)为自变量 , 各器官生物量为因变量 ,
对 Y=a+bX , Y=aXb , Y=aebX , Y=a+blnX4个
回归模型的适应性进行评价 , 从中筛选出相关系
数最高的模型计算生物量。
2　结果与分析
2.1　光果西南杨各器官干重估计方程的建立
根据植物相对生长规律 , 对所得不同径阶标
准木各器官的干重 (W)与胸径 (D)、 树高 (H)
数据 , 选用 4种不同的函数式进行拟合 , 从中筛
选的 Y=aXb 拟合效果最佳 (见表 1), 其相关系
数均达到显著水平 , 误差较小 , 精度符合要求 。
表 1　光果西南杨各器官干重估计方程
项　　目 方　　程 相关系数 精　度 (%) 幅　度
树干 Ws=0.0527 (D 2H)0.08023 0.9955 92.82 D:2.3～ 16.2　　0.486-25.936
H:3.9～ 9.5
树皮 WBA=0.0069 (D 2H)0.8449 0.9899 75.20 D:2.3～ 16.2　　0.052～ 4.084
H:3.9～ 9.5
树枝 WBR=0.0377 (D 2H)0.6679 0.9725 91.97 D:2.3-16.2　　0.329～ 7.50
H:3.9～ 9.5
树叶 WL=0.0089 (D2H)0.7269 0.9709 84.62 D:2.3～ 16.2　　0.097-3.07
H:3.9-9.5
树根 WR=0.0445 (D2H)0.7596 0.9949 92.36 D:2.3～ 16.2　　0.392～ 16.181
H:3.9～ 9.5
总株总量 WT=0.1535 (D2H)0.7601 0.9950 94.68 D:2.3～ 16.2　　0.356～ 56.771
H:3.9～ 9.5
2.2　林分生物量及其分配
2.2.1　林分总生物量及其器官分配
9龄林分总生物量为 61.371t·hm-2 , 低于鼎
湖山厚壳桂林 425.468t·hm-2 、广东黑石顶常绿阔
叶林 357.976t·hm-2 、 温带成熟林 578t·hm-2、
432.5t·hm-2 、 328.8t·hm-2及亚热带次生柏栎林和
桤柏混交林 75.869t·hm-2和 61.409t·hm-2 , 但高
于亚热带次生植被川柏木林和墨西哥柏木林
36.708t·hm-2和 11.976t·hm-2。
林分树干 、枝 、叶 、 根生物量分别为 32.383t·
hm-2、 6.792t·hm-2 、 3.163t·hm-2、 19.033t·hm-2 ,
呈干>根>枝>叶的变化趋势 (表 2)。叶生物量
占总生物量的比例比鼎湖山厚壳桂林 、广东黑石顶
常绿阔叶林高 (5.15%VS 4.36%、 2.39%), 但低
于亚热带青冈栎林 (6.22%)。根系生物量占林分
总生物量的 31.01%, 高于热带雨林 、 山地雨林及
表 2　林分的生物量　　t·hm-2
层　次 干 枝 叶 根 合计 占总量百分数(%)
乔木层 32.383 6.493 2.675 16.840 58.391 95.140
灌木层 0.299 0.118 0.673 1.090 1.780
草本层 0.370 1.520 1.890 3.080
合计 32.383 6.792 3.163 19.033 61.371
占总量百
分数 (%) 52.770 11.070 5.150 31.010
沱江流域亚热带次生植被的测定值。
2.2.2　地上生物量的垂直分配
生物量的垂直分配如表 2及下图所示。乔木
层的生物量为 58.391t·hm-2 , 占总生物量的
95.14%, 灌木层及草本层的生物量所占比例较
低 , 总计不足总生物量的 5%, 除反映了乔木层
是该林分类型的主要功能层次外 , 灌草生物量低
与高原丘原宽谷地区林下植被组成简单稀疏有关。
15第 3期 彭培好等:川西高原光果西南杨人工林生物量及生产力的研究
地上部分总生物量及树干生物量的垂直分配
呈金字塔形 。枝 、叶生物量主要分布于树冠中上
部。干材生物量随树干分割高度的增加而减少 ,
平均递减率为 7.53%, 高于亚热带柏木 、 桤木 、
栓皮 栎 的 平 均 递 减 率 (3.06%、 2.15%和
3.49%)。此外 , 干材 80%积累生物量的高度
(3.0m)与发生自然整枝现象的高度 (2.8m)基
本接近 , 这与某些研究结论基本一致。
生物量的垂直分配
2.2.3　根系生物量的分布
光果西南杨根系的生物量为 16.84 t·hm-2 ,
其中根头和大根的比例占 87.7%, 细根和中根仅
占12.3%, 说明主根较侧根更为发达 (表 3)。此
外 , 细根 (占 7.3%)所占比例大于中根 (占
5.0%), 有利于光果西南杨吸收到足够的水分 ,
弥补该区土壤水分缺乏造成的生长抑制作用 。
表 3　光果西南杨地下根系组成
分级 细根≤0.2cm
中根
0.2～ 0.5cm
大根
>0.5cm 根头 合计
生物量
(t·hm-2) 1.23 0.84 8.96 5.81 16.84
比例 (%) 7.30 5.01 53.20 34.50 100.00
　　就根系的垂直分布而言 (表 4), 根系生物量
主要分布于 0 ～ 60 cm 的土层 , 而大于 60 cm 的深
层土壤根系分布较少。0 ～ 60 cm区分段的根系生
物量占根系总生物量的 82.13%, 而 60 ～ 150 cm土
层中 , 根系生物量仅占根系总生物量的 17.87%,
这主要与 0 ～ 60cm 土层石砾含量 (40%)较 60 ～
150cm 土层石砾含量 (80%以上)低 、 土壤肥力
高及生长季河滩地下水位高有关。此外 , 整个根
系生物量占林分乔木层总生物量的 28.84%, 此
值明显高于广东黑石顶常绿阔叶林 (20.54%)、
巴山松天然林 (16.4%)、 水杉人工林 (19.64%)
及沱江流域亚热带次生植被 (5.607%～ 24.39%)
等 , 仅低于红树林群落 (33.22%)。可见 , 光果
西南杨人工林较大比例的根系组成是该树种长期
适应高原恶劣气候条件和土壤条件形成的显著生
物学特点。
表 4　光果西南杨地下根系生物量的垂直分布
土层深度
(cm) 0～ 30 30～ 60 60～ 90 90～ 120 120～ 150 合计
生物量
(t·hm-2) 9.25 4.58 1.72 0.88 0.41 16.84
比例 (%) 54.93 27.20 10.21 5.23 2.43 100.00
2.2.4　各器官生物量协调性分析
根据 4个回归模型的测定分析 , 各器官生物
量之间的回归都有相似的相关系数 , 从表 5可以
看出 , 各器官生物量的相关性均在 1%水平上显
著相关 , 表明各器官生长协调性较好 。
表 5　各器官生物量的线性回归
项目 干 皮 枝 叶 地上部分 根
干 1
皮 0.9958 1
枝 0.9878 0.9931 1
叶 0.9960 0.9872 0.9895 1
地上部分 0.9993 0.9974 0.9930 0.9954 1
根 0.9992 0.9979 0.9929 0.9943 0.9947 1
　　由表 6看出 , 光果西南杨人工林地上部分生
物量是树干生物量的 1.28倍 , 这与广东黑石顶常
绿阔叶林 、 亚热带山地红杉林及温带森林 1.3倍
的平均值相当 , 其它热带 、亚热带天然林 , 甚至
人工林的测定结果也很接近该值 (多数为 1.3 ～
1.4倍)。其总生物量是树干生物量的 1.8 倍 , 其
它森林也多在 1.6 ～ 2.0之间。由此可见 , 根据树
干生物量估计地上部分生物量和总生物量是可行
的 。但从本森林的林龄 (9 年)及结构特征看 ,
它仍处于生长发育阶段 , 随着森林的发育 , 生物
量将会继续增加 。
2.3　光果西南杨人工林的生物量及生产力
由表 7看出 , 随着年龄的增长 , 光果西南杨
人工林的净生产量在逐渐增加 , 由 5 年生的
1.117t·hm-2·a-1 , 增加到 9年生的9.342t·hm-2
a-1 。从研究结果看 , 9年生的光果西南杨人工林
的净生产量要大于亚热带杉木人工林的净生产量
(3 ～ 9 t·hm-2·a-1)和四川红杉林 (5.68 t·hm-1·
a-1)与湿地松人工林的净生产量 (9.4t·hm-2·
a-1)相近 。可见 , 光果西南杨人工林确是亚热带
山地的高产林分之一。
16 林　业　科　技 第 28 卷
表 6　树干生物量与地上生物量 、 总生物量的关系 (与其它地区森林比较)
地点及森林类型 树干生物量 地上生物量 总生物量 地上生物量与总生物量之比
总生物量与
树杆生物量之比 文献来源
海南热带山地雨林 362 493 1.362 张宇贤等 , 1988
鼎湖山南亚热带森林 张祝平等 , 1989
常绿阔叶林 218.6 292.0 425.5 1.336 1.946
常绿阔叶-针叶混交林 126.7 176.2 261.1 1.391 2.016
马尾松林 40.0 56.4 78.2 1.402 1.944
黑石顶南亚热带森林 221.1 281.2 353.5 1.272 1.599 陈章和等 , 1993
流溪河南亚热带林 管东生 , 1986
常绿阔叶林 144.6 192.8 1.333
马尾松林 142.9 185.0 1.295
杉木林 38.2 51.3 1.343
湖南会同亚热带林 潘维寿等 , 1978
马尾松林(20 a) 60.9 83.0 100.0 1.363 1.643
杉木林(11 a) 46.3 72.8 91.8 1.572 1.983
湖南朱亭亚热带林 冯宗伟等 , 1982
杉木林(11 a) 25.0 46.6 59.3 1.864 2.372
贵州亚热带山地森林 张宇贤等 , 1988
海南五针松林(17 a) 86.7 125.5 149.4 1.447 1.723
四川亚热带山地森林 周世强等 , 1991
红杉林(22 a) 73.3 95.3 113.6 1.300 1.550
光果西南杨人工林 32.4 41.6 58.4 1.280 1.800 本研究
表 7　不同年龄阶段林分生物量及生产力　　t·hm-2
年　龄
(a)
部　　分
干 枝 叶 根 总量
5
2.624 0.579 0.170 1.384 4.789
(0.525) (0.145) (0.170) (0.277) (1.117)
7
4.622 1.180 0.789 2.782 9.372
(0.660) (0.295) (0.789) (0.397) (2.141)
9
32.383 6.493 2.575 16.840 58.390
(3.598) (1.299) (2.575) (1.870) (9.342)
＊括号中的数字为生产力
3　结　语
3.1　光果西南杨人工林的生物量和净生产力分别
为:乔木层的生物量为 58.391t·hm-2 , 净初级生
产量为 9.342 t·hm-2·a-1 , 林下灌木生物量为
1.090t·hm-2 , 林下草本生物量为 1.89t·hm-2 。
3.2　光果西南杨人工林地上部分生产结构符合速
生丰产林的要求 , 树干生物量比例高 , 出材率高
(9龄林平均蓄积量38.344m3·hm-2);枝 、 叶生物
量主要集中在树冠中上部 , 有利于物质生产水平
的提高。此外 , 光果西南杨林木的根系具有主根
发达 , 细根较中根多 , 以及根系总生物量占林分
总生物量比例高的特点 , 这是长期适应高原恶劣
气候条件和土壤条件的结果 。
3.3　与其它亚热带人工林的生产力相比较 , 光果
西南杨人工林的生产力高于杉木人工林和四川红
杉人工林 , 接近湿地松人工林。可见 , 光果西南
杨人工林是一个生产力较高的人工林类型。鉴于
光果西南杨能耐瘠薄 , 抗生强 , 生长迅速 , 成林
快而材质良好的特点 , 建议在川西高原丘陵宽谷
地带大力推广这一造林类型 。
参　考　文　献
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第 1作者简介: 彭培好 (1963-), 男 , 毕业于中国
科学院植物研究所 , 硕士 , 副教授。现执教于成都理工大
学 , 主要从事森林生态与生物多样性的研究 。曾获国家科
技进步二等奖 1 项 , 部省科技二等奖 2 项 , 发表论文 20
余篇。
收稿日期: 2002-11-20
Studies on the Biomass and Production of Populus
schneideri var.tibetica Plantation
PENG Peihao
(Chengdu University of Science and Technology ,Sichuan 610059)
Abstract　Biomass Production and its allocation of the Populus schneideri var.tibetica plantation was studied
on the standard trees and regression analysis(for tree layer), and clear cut(for shrub and herbaceous Layer).
1.Four regression models:(a)Y=a +bX , (b)Y=aXb , (c)=aebX and(d)Y=a +blnX Could be
successfully applied to the Plantation among which(b)had generally high r values , precision come up to the
required standard.
2.Biomass of the plantation was 61.371t·hm-2 among which trees layer 58.391t·hm-2(95.140%),
shrub layer 1.090 t·hm-2(1.780%),herbaceous layer 1.899t·hm-2(3.080%).The net production of tree
layer was 9.342t·hm-2·a-1 , of which trunk accounted for 38.514%.
3.Vertical allocation of total biomass and trunk biomass showed a pyramid pattern ,but that of branch and
leaf biomass distributed mainly in the middle and upper part of the crown.Root biomass decreased with the
depth of soil , showed a reverse pyramid pattern.Root biomass accounted for 28.84% of total biomass ,
distributed domintantly in 0 ～ 60cm soil layer.
4.Aboveground and total biomass were 1.28 and 1.8 times that of trunk respectively.Analysis on other
tropical and subtropical forests also provided similar results.
Key words　Populus schneideri var.tibetica ;Biomass;Production
18 林　业　科　技 第 28 卷