全 文 ：卢佳毅．不同坡位马占相思人工林生长量、生物量及生长过程分析［J］．亚热带农业研究，2016，12(2):79 － 85．
LU Jiayi． A comparative study on growth rate，biomass production and growth process of Acacia mangium at different hilly slopes［J］． Subtropical Ag-
riculture Ｒesearch，2016，12(2) :79 － 85．
收稿日期:2016 － 02 － 21
基金项目:国家自然科学基金项目(41176092);福建省林业厅项目(闽林科〔2009〕8 号);福建省属公益类科研专项(2014Ｒ1011-7)。
作者简介:卢佳毅(1988—)，男，助理工程师。研究方向:森林培育。Email:398268501@ qq． com。
不同坡位马占相思人工林生长量、生物
量及生长过程分析
卢佳毅
(福建省同安汀溪国有防护林场，福建 厦门 361100)
摘要:以福建省汀溪国有防护林场 17 a生不同坡位马占相思(Acacia mangium)人工林为研究对象，对其生长量和生物量进
行比较研究。结果表明:(1)不同坡位的马占相思人工林树高差异极显著，平均木材积差异显著，胸径均值差异不显著，下
坡位生长情况最佳、中坡位次之、上坡位最差;(2)马占相思在不同坡位之间平均木及林分生物量差异均显著，各器官大小
依次为:树干 ＞主根 ＞树枝 ＞树叶，侧根和细根生物量最小，平均木及林分地上部分及地下部分生物量均为:下坡位 ＞中坡
位 ＞上坡位，下坡位林分持水量较大且对水源的涵养能力较强及土壤养分充足，利于植物的生物量积累;(3)不同坡位胸
径、树高及材积的总生长量均呈现先快速增长、之后缓慢持续增长，生长率均随年龄的增长呈现先快速下降到稳步降低的
变化趋势;(4)经显著性检验，所拟合的马占相思人工林胸径、树高、材积与树龄的生长模型，各指标拟合结果均达到极显著
水平，具有较高精确度，可用于其生长评估。
关键词:马占相思;坡位;生长量;生物量;生长过程
中图分类号:S752 文献标识码:A 文章编号:1673-0925(2016)02-0079-07
DOI:10． 13321 / j． cnki． subtrop． agric． res． 2016． 02． 002
A comparative study on growth rate，biomass production and growth process of
Acacia mangium at different hilly slopes
LU Jiayi
(Tingxi State-owned Protection Forest Farm of Tongan in Fujian Province，Xiamen，Fujian 361100，China)
Abstract:The growth and biomass production of 17 year-old Acacia mangium at different hilly slopes were comparatively studied on
Tingxi State-owned Protection Forest Farm of Tong an in Fujian province． The result showed the following:1)At different hilly
slopes，there were highly significant differences among tree heights，significant difference among biomass volumes，but no significant
difference among the diameter at breast height． The tree growth was the best at downhill slopes，better at mid-hill slopes，and the
worst at the uphill slopes． 2)Average biomass productions also showed significant differences at different slope positions in order of
stem ＞ main root ＞ branch ＞ leaf． The minimal biomass production was on lateral and fine roots． Overall aboveground and under-
ground biomass productions were in the order of downhill slope ＞ mid-hill slope ＞ uphill slope． The higher biomass production of
downhill A． mangium forest was due to relatively high moisture content and adequate soil nutrients of the downhill trees． 3)A similar
growth pattern was observed for A． mangium trees at different hilly slopes:The total growth，including the diameter at breast height，
tree height，and wood volume of single tree，increased rapidly at first，but then slowed down to sustained growth over time． As trees
aged，the growth rate decreased rapidly first but turned to gradually later． 4)Statistical fit test results of regression equations on the
亚热带农业研究
Subtropical Agriculture Ｒesearch
第 12 卷 第 2 期
2016 年 5 月
diameter at breast height，tree height and single tree wood volume were extremely significant with a relatively higher accuracy，impl-
ying that these regression equations could be used to assess the growth of A． mangium trees at hilly slopes．
Key words:Acacia mangium;hilly slope position;growth;biomass;growth process
马占相思(Acacia mangium)为含羞草科金合欢属的常绿乔木，别名黑荆树或褐色柳安木。该树种具
有耐旱、速生和固氮等特点，其营养元素归还快，有利于促进林地地力恢复［1 － 2］，对于大面积退化丘陵荒坡
或林地连载出现地力衰退时进行植被恢复，可缩短恢复时间且效益显著［3］。我国华南地区自 20 世纪 80
年代起引种该树种，现已成为我国热带与南亚热带地区的主要造林树种之一，在中国南方地区得到广泛种
植［4 － 5］。目前有关马占相思的研究主要集中于引种、生长过程与坡位、坡向、混交造林等不同因素对其生
长的影响［6 － 8］。
马占相思人工林可用于改善闽南山地马尾松或桉树连载而出现的地力衰退问题，对于闽南山地生态
系统管理具有重要意义［9 － 11］。本研究以福建省同安汀溪国有防护林场 17 a生的马占相思林为研究对象，
研究坡位因素对其生长的影响，旨在为闽南地区马尾松纯林采伐迹地树种的经营与选择提供参考。
1 材料与方法
1． 1 试验地概况
厦门同安汀溪林场地处戴云山脉和博平岭山脉交界处，属南亚热带季风海洋气候型，年平均日照时数
2 030． 7 h以上，年平均气温 20． 9 ℃，温差不大，积温达 7 000 ℃以上;最冷月在 2 月份，平均气温 12． 8 ℃，
最热月在 7 月份，平均气温 28． 4 ℃;雨量充沛，气候湿润，年平均降水量 1 468 mm，年平均相对湿度 77%。
样地小班设置在同安汀溪林场场部工区 12 大班 3 小班，计 5． 3 hm2(118°736″E，24°4917″N)，海拔
高度 100 ～ 186． 5 m，以砖红壤为主，土层深度 0 ～ 60 cm，肥力贫瘠。1999 年皆伐该小班纯林马尾松后，换
种 1 a生马占相思苗，造林密度 24 000 株·hm －2。前 3 年采用连续施肥、劈杂、除草等造林常规抚育措施，
并于 2006 年进行一次疏伐。现林分已是复层林，灌木有鹅掌柴、桃金娘，均高 1 m;地被植物有铁芒萁、蕨
菜、狗脊蕨，均高 30 cm。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 树干解析 在远离马占相思林分边缘地带，分下坡、中坡及上坡等不同坡位设置 3 个 20 m × 20 m
样地，共 9 个样地，样地个间距 40 m。进行每木检尺，并在每个样地上选取 1 株标准木，按照“分层切割
法”，分别在树干的 0、0． 3、1． 3 m及 1． 3 m以上部分按 2 m为一区分段，截取 3 ～ 5 cm厚的圆盘。标记圆
盘上下面，以向下面为工作面。对圆盘工作面做刨光处理，以便进行圆盘判读，分析树木生长过程［12 － 13］。
区分段材积计算公式如下。(1)材积:Vn =∑gnL;(2)树梢材积:V顶 =
1
3 g梢·L。式中，Vn 为区分段材
积 /m3;V顶 为梢头材积 /m
3;gn 为分段断面积 /m
2;g梢 为树梢断面积 /m
2;L为区分段长 /m。
1． 2． 2 生物量测定 (1)地上部分:样地内标准木的地上部分按不同组分分开收集，称其鲜重。每一器
官随机取 200 g左右样品带回实验室，置于 100 ℃烘箱杀青 20 min后，烘箱温度调至 65 ℃继续烘烤 48 h，
直至样品达到恒重，称其干重，计算含水率。
(2)地下部分:树根采用“全挖法”，分主根(＞ 0． 5 cm)、侧根(0． 2 ～ 0． 5 cm)和细根(＜ 0． 2 cm)收
集［14］，分别称重、取样带回实验室。处理方法参照地上部分，计算含水率。
1． 3 数据处理
采用 Excel 2007 对数据进行初步计算，并采用 SPSS 20． 0 统计软件进行方差分析、多重比较以及回归
分析。
·08· 亚 热 带 农 业 研 究 第 12 卷
2 结果与分析
2． 1 不同坡位马占相思人工林生长差异分析
从表 1 可知，不同坡位的马占相思人工林树高均值(P ＜ 0． 01)差异极显著，平均木材积均值(P ＜ 0．
05)差异显著，而胸径均值(P ＞ 0． 05)差异不显著。下坡位的树高均值为 12． 73 m，中坡位与上坡位分别
为12． 45 m和 11． 64 m，分别比下坡位下降 2． 20%和 8． 56%;中坡位与下坡位的树高均值之间差异不显
著，但与上坡位之间差异显著。下坡位的平均木材积均值为 0． 236 2 m3，中坡位与上坡位分别为 0． 218 5
m3 和 0． 176 7 m3，分别比下坡位下降 7． 49%和 25． 20%。下坡位与上坡位之间的平均木材积均值差异显
著，但它们分别与中坡位之间差异不显著。上、中、下坡位之间的胸径均值差异不显著。下坡位的胸径均
值为 21． 12 cm，中坡位与上坡位分别为 20． 58 cm和 18． 96 cm，分别比下坡位下降 2． 56%和 10． 23%。
表 1 不同坡位马占相思人工林平均木胸径、树高和材积均值1)
Table 1 The average diameter at breast height，tree height，single tree wood volume at different hilly slopes of A． mangium
坡位 胸径 / cm 树高 /m 材积 /m3
上坡 18． 96 ± 2． 36a 11． 64 ± 0． 96b 0． 176 7 ± 0． 076 9b
中坡 20． 58 ± 1． 71a 12． 45 ± 1． 02a 0． 218 5 ± 0． 079 7ab
下坡 21． 12 ± 1． 83a 12． 73 ± 0． 91a 0． 236 2 ± 0． 076 5a
1)同列数据后附不同小写字母者表示差异达 0． 05 显著水平。
总体来看，下坡位马占相思生长情况最佳、中坡位次之、上坡位最差，胸径、树高和平均木材积等 3 个
因子均值都随着坡位的上升而下降。
2． 2 不同坡位马占相思人工林生物量分析
表 2 不同坡位马占相思人工林林分植株含水率1)
Table 2 The moisture content of A． mangium trees at different hilly slopes
坡位 鲜重 /kg 含水率 /%
上坡 315． 2b 30． 68b
中坡 471． 0ab 43． 30a
下坡 493． 0a 42． 10ab
平均 426． 4 39． 90
1)同列数据后附不同小写字母者表示差异达 0． 05 显著水平。
2． 2． 1 平均木 (1)含水率:马占相思鲜重生物量
在坡位上的变化趋势为:下坡位最大、中坡位次之、
上坡位最小，上坡位的鲜重生物量为315． 2 kg，下、中
坡位鲜重生物量增加 56． 41%与49． 43%，上坡位与
下坡位的差异显著。中坡位的植株含水率
(43． 30%)最高，下坡位次之，上坡位最小，下、上坡
位含水率分别比中坡位减少 2． 77%与29． 15%(表
2)。
(2)生物量:马占相思在不同坡位之间的平均木各器官生物量(P ＜ 0． 05)差异显著，大小依次为:树干
＞主根 ＞树枝 ＞树叶，而不同坡位之间平均木的侧根和细根生物量最小且差异不显著(P ＞0． 05)。平均木总生
表 3 不同坡位马占相思人工林的平均木生物量1)
Table 3 The average biomass production of A． mangium trees at
different hilly slopes kg·株 － 1
部位 器官
坡位
上坡 中坡 下坡
地上部分 树干 157． 78a 195． 52a 208． 37a
树枝 14． 64c 23． 00b 27． 12c
树叶 2． 04d 4． 63d 4． 29d
地下部分 主根 41． 04b 41． 53c 43． 40b
侧根 0． 49e 1． 20de 1． 02e
细根 0． 81de 0． 97e 1． 08e
总计 216． 80 266． 87 285． 28
1)同列数据后附不同小写字母者表示差异达 0． 05 显著水平。
物量:下坡位(285． 28 kg·株 － 1)＞中坡位(266．
87 kg·株 － 1)＞上坡位(216． 80 kg·株 － 1)，中、
下坡位比上坡位分别增加 23． 10%和 31． 59%;树
干、树枝、主根和细根等器官生物量在坡位上的大
小排序为:下坡位 ＞中坡位 ＞上坡位;树叶和侧根
生物量按坡位排序为:中坡位 ＞下坡位 ＞上坡位;
地上部分生物量下坡位(239． 78 kg·株 － 1)＞中
坡位(223． 15 kg·株 － 1)＞上坡位(174． 46 kg·
株 － 1)，中、下坡位比上坡位分别增加 27． 91%和
37． 44%;地下部分各坡位之间的生物量差异不明
显，下坡位(45． 50 kg·株 － 1)＞ 中坡位(43． 70
kg·株 － 1)＞上坡位(42． 34 kg·株 － 1)，中、下坡位分别比上坡位增加 3． 21%和 7． 46%(表 3)。
·18·第 2 期 卢佳毅:不同坡位马占相思人工林生长量、生物量及生长过程分析
2． 2． 2 林分生物量 马占相思林分不同坡位之间各器官生物量(P ＜ 0． 05)差异显著，大小顺序均为:树
干 ＞主根 ＞树枝 ＞树叶，而不同坡位之间的侧根和细根生物量最小且差异不显著(P ＞ 0． 05)。
不同坡位马占相思林的林分生物量总体上随坡位的降低呈现递增的趋势，下坡位(216． 42 t·hm －2)＞中坡
位(161． 94 t·hm －2)＞上坡位(146． 34 t·hm －2)，中、下坡位分别比上坡位增加 10． 66%和 47． 89%。其
表 4 不同坡位马占相思人工林的林分生物量1)
Table 4 The biomass of A． mangium trees at different hilly slopes t·
hm －2
部位 器官
坡位
上坡 中坡 下坡
地上部分 树干 106． 50a 119． 80a 156． 40a
树枝 9． 88c 13． 23c 21． 70c
树叶 1． 38d 2． 66d 3． 44d
地下部分 主根 27． 70b 25． 00b 33． 20b
侧根 0． 33e 0． 69e 0． 82e
细根 0． 55de 0． 56e 0． 86e
总计 146． 34 161． 94 216． 42
1)同列数据后附不同小写字母者表示差异达 0． 05 显著水平。
中，主根生物量在中坡位最低，为25． 00 t·hm －2，
上、下坡位分别比中坡位增加 10． 80%和 32． 80%;
其他器官生物量随坡位的下降均呈现递增。地上
部分生物量下坡位(181． 54 t· hm －2)＞ 中坡位
(135． 69 t·hm －2)＞ 上坡位(117． 76 t·hm －2)，
中、下坡位分别比上坡位增加15． 23%和54． 16%;
地下部分各坡位之间的生物量差异不明显，下坡位
(34． 88 t·hm －2)＞上坡位(28． 58 t·hm －2)＞中
坡位(26． 25 t·hm －2)，上、下坡位分别比中坡位增
加8． 88%和33． 29%(表 4)。
2． 3 马占相思人工林的生长分析
2． 3． 1 胸径 从图 1 可见，3 个坡位胸径总生长量均呈现先快速增长，后缓慢持续增长;平均生长量在前
6 a快速增长，后呈现缓慢下降，上坡位平均生长量最少，中、下坡位平均生长量相接近;连年生长量总体在
前 7 a先增后降，波峰在 5 a，7 a后呈平稳趋势;生长率均随年龄的增长呈现先快速下降到稳步降低的变
化趋势。
图 1 不同坡位马占相思人工林胸径生长规律
Figure 1 The diameter at breast height growth patterns of A． mangium trees at different hilly slopes
·28· 亚 热 带 农 业 研 究 第 12 卷
2． 3． 2 树高 从图 2 可见，中、下坡位树高总生长量相近，明显大于上坡位，13 a 后下坡位 ＞中坡位 ＞上
坡位;3 个坡位的平均生长量总体呈下降趋势，中坡位和下坡位平均生长量差异不明显，中、下坡位平均生
长量 ＞上坡位;连年生长量总体呈现波浪型变化趋势，14 a后上坡位 ＞下坡位 ＞中坡位，到了 17 a 时三坡
位连年生长量相近;生长率均随年龄的增长呈现先快速下降到稳步降低的变化趋势。
图 2 不同坡位马占相思人工林树高生长规律
Figure 2 The tree height growth patterns of A． mangium trees at different hilly slopes
2． 3． 3 材积 从图 3 可见，3 个坡位的材积总生长量曲线呈指数上升，总生长量与平均生长量在 4 a之前
增长量小，5 a后中、下坡位增长迅速且几乎一致，优于上坡位，上坡位增长平缓;连年生长量总体呈上升趋
势，15 a开始出现下降，中、下坡明显大于上坡位;生长率均随年龄的增长呈现先快速下降到稳步降低的变
化趋势。
2． 4 不同坡位马占相思人工林生长模型分析
运用 SPSS 20． 0 进行回归分析，通过曲线拟合所有样地内的马占相思人工林胸径、树高、材积与树龄
的生长模型。从表 5 可见，经显著性检验，各指标拟合结果均达到极显著水平(P ＜ 0． 01)，具有较高精确
度，可用于马占相思林的生长评估。
·38·第 2 期 卢佳毅:不同坡位马占相思人工林生长量、生物量及生长过程分析
图 3 不同坡位马占相思人工林材积生长规律
Figure 3 The wood production volume and growth rates of A． mangium trees at different hilly slopes
表 5 马占相思人工林总生长量拟合方程
Table 5 Growth fitting regression equations of A． mangium trees at different hilly slopes
分量 回归方程 相关系数 P
材积 V = 0． 000 8t2 + 0． 002 6t － 0． 009 9 Ｒ2 = 0． 995 8 ＜ 0． 000 1
胸径 D = － 0． 039 5t2 + 1． 865 2t － 1． 501 8 Ｒ2 = 0． 998 2 ＜ 0． 000 1
树高 H = － 0． 073 1t2 + 2． 337 1t － 0． 448 3 Ｒ2 = 0． 992 4 ＜ 0． 000 1
3 结论与讨论
林木生长除了受内在因素(营养物质、激素与遗传特性等)的调控外，还受外界环境条件(如气候、地
形、土壤、坡位等)的影响［15］。本文以汀溪林场 17 a 的马占相思林为研究对象，进行生长量调查、生物量
及生长过程分析，探讨不同坡位对马占相思生长的影响。
(1)马占相思人工林下坡位生长情况最佳、中坡位次之、上坡位最差，胸径、树高和平均木材积等 3 个
因子均值都随着坡位的上升而下降;不同坡位的马占相思人工林树高均值、平均木材积均值差异显著，而
胸径均值差异不显著。下坡位林分持水量较大且对水源的涵养能力较强，同时土壤养分积累较好，肥力较
强，林分生长较快，此结果与关于不同坡位对闽楠［Phoebe bournei (Hemsl．)Yang］、厚朴(Magnolia offici-
nalis Ｒehd． et Wils．)、福建柏(Fokienia hodginsii)、杉木(Cunninghamia lancceolata)、马尾松(Pinus massoni-
·48· 亚 热 带 农 业 研 究 第 12 卷
ana)和火力楠(Michelia macclurei)的生长影响研究结论相似［16 － 20］。由于雨水冲刷导致上坡位土壤肥力
转移到下坡及林分持水量较低的原因，使得上坡位的土壤肥力较低、水分条件较差。随着坡位的降低，水
肥的涵养能力逐渐好转。因此，上坡位林相较差，林木长势也较差，而中、下坡位的林分长势较好。
(2)不同坡位之间的马占相思平均木及林分各器官生物量差异显著，树木的生物量主要集中在树干
器官，其次是主根器官，且总体呈现出随坡位的上升而下降的变化规律。此与袁霞等［21］、周寅杰等［22］的
研究结果一致，进一步验证下坡位林分持水量较大且对水源的涵养能力较强及土壤养分充足，利于植物的
生物量积累。因此，实际生产中，建议优先选择中下坡位进行用材树种的造林。
(3)通过树干解析分析可知，马占相思 3 个坡位胸径、树高及材积的总生长量均呈现先快速增长，后
缓慢持续增长。马占相思是典型的速生阔叶树种，前期生长积累大;中、下坡位的胸径、树高和材积生长的
平均生长量均优于上坡位，这与水肥在不同坡位的分布有关;从连年生长量的曲线图可知，胸径生长和坡
位的相关性较低，树高和材积均是中、下坡位明显大于上坡位，这可能和马占相思生长特性有关。本研究
所拟合的胸径、树高、材积与树龄的生长模型，各指标拟合结果均达到极显著水平，具有较高精确度，可用
于马占相思林生长评估。
致谢:叶功富教授级高工、高伟工程师和陈聪硕士对本研究进行了指导，谨此致谢!
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(责任编辑:陈幼玉)
·58·第 2 期 卢佳毅:不同坡位马占相思人工林生长量、生物量及生长过程分析