全 文 ：收稿日期:2010 － 12 － 23 修回日期:2011 － 02 － 17
基金项目:广西林业厅科学基金资助项目(桂林科字［2009］第 22 号)。
作者简介:秦武明(1953 －) ，男，教授，从事森林培育和生态经济研究。
山白兰人工林生物量及生长规律
秦武明1，邱炳发2，覃 静1，徐同波2，覃德文1
(1．广西大学林学院，广西 南宁 530005;2．南宁良凤江国家森林公园，广西 南宁 530031)
摘要:对广西南宁良凤江国家森林公园 27 年生山白兰人工林的生物量和生长规律进行测定和研究，分析山白兰人工林不
同径阶的生物量分配规律和林分生物量，并建立山白兰林木生长方程。结果表明，山白兰生物量随着径阶的增加而增大，
不同径阶的生物量差异较大;乔木层总生物量为 102．01 t·hm －2，占林分总生物量的 87．10%，灌木层、草本层及腐殖质层生
物量分别为 12．79、0．24 和 2．07 t·hm －2。通过树干解析数据拟合的林木生长方程，拟合效果好、精度高，可用于该地区山白
兰人工林生长过程预测。山白兰是早期速生、且保持较长快速生长的树种，在 0 － 16 a为其胸径速生期，0 － 12 a 为其树高
速生期，材积生长在第 27 年达到数量成熟。
关键词:山白兰;生物量;生长规律
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1001 － 389X(2011)02 － 0110 － 05
Study on the biomass and growth law of Paramichelia baillonii plantation
QIN Wu-ming1，QIU Bing-fa2，QIN Jing1，XU Tong-bo2，QIN De-wen1
(1． College of Forestry，Guangxi University，Nanning，Guangxi 530005，China;
2． Nanning Liangfengjiang National Forest Park，Nanning，Guangxi 530031，China)
Abstract:The biomass and the growth law of Paramichelia baillonii in Nanning Liangfengjiang National Forest Park were exploreed，
in order to analyse the different diameter biomass and stands biomass ，and build the growth model of DBH，tree height and
volume． The results showed that the biomass of P． baillonii increased with the diameter，and different significantly between
diometers;on the tree layer，the total biomass was 102．01 t·hm －2，tree layer accounted for 87．10% of total stand biomass，The
biomass of shrub layer，herb layer and humus layer was 12．79，0．24，2．07 t·hm －2 ． The growth models had high precision，which
could be used to predict the growth law in Nanning region;P． baillonii grew quickly at its early stage，0 － 16 years was its period of
fast growth for DBH，0 － 12 years was its period of fast growth for tree height，and achieved volume growth in the number of mature
at the age 27 years．
Key words:Paramichelia baillonii;biomass;growth law
山白兰(Paramichelia baillonii)别名山桂花、合果木、拟含笑等，为木兰科(Magnoliaceae)合果木属
(Paramichelia)常绿高大乔木，为国家三级重点保护植物，在印度、缅甸、泰国、越南和我国云南南部有自然
分布［1 － 3］。山白兰是热带和南亚热带速生珍贵树种，它具有适应性强、生长较快、树干通直圆满、枝叶茂
密、冠形美观等特点，是优良的城乡园林绿化树种。其木材结构细密、耐腐抗虫、木材花纹美观，是胶合板、
木地板和家具的优良用材。苏俊武等［4］曾对山白兰的引种栽培和造林技术进行了研究，冯弦等［5］对山白
兰人工林木材性质进行研究，并得出采用幼龄材基本密度可有效预测成熟林材性的结论。广西南宁良凤
江国家森林公园于 20 世纪 80 年代初开始引种山白兰并获得成功，至今林木长势较好。本研究通过对山
白兰人工林的生物量、生产力及生长规律进行研究，揭示山白兰的生物量的累积特点以及生长规律，为山
白兰人工林合理经营管理提供科学依据。
1 研究区概况
试验地位于广西南宁良凤江国家森林公园内，北纬 22° 34 31″ － 22° 46 51″，东经 108° 15 14″ －
108°2222″。该区属南亚热带季风气候，水热条件较丰富，年降水量 1 280 mm，多集中在 5 － 9 月份，占全
年降水量的 71%;年平均气温 21．6 ℃，极端最高气温 40 ℃，极端最低气温 － 1．5 ℃，10 a积温 7 600 ℃;年
无霜期达342 d，少有冰雪。试验地位于山坡中部，海拔约 150 m，坡度 20° － 30°，坡向西南。该区土壤类
福建林学院学报 2011，31(2) :110 － 114 第 31 卷 第 2 期
Journal of Fujian College of Forestry 2011 年 4 月
DOI:10.13324/j.cnki.jfcf.2011.02.014
型为砂页岩发育形成的赤红壤，土壤厚度在 80 cm以上，腐殖质层厚度 10 － 15 cm。试验地是 1983 年营造
的山白兰人工林，面积 0． 18 hm2，郁闭度 0． 95，林分密度 1 267 株·hm －2，平均树高 17． 34 m，平均胸径
19．05 cm。林下草本植物主要有铁芒萁(Dicranopteris linearis)、五节芒(Miscanthus floridulus)、东方乌毛蕨
(Blechnum orientale)、半边旗(Pteris semipinnata)、海金沙(Lygodium japonicum)等。
2 研究方法
2．1 样地设置与调查
在林相整齐、有代表性的山白兰人工林林分内设置 3 块 30 m ×10 m的标准地。对标准地内的林木进
行每木检尺，测量其胸径和树高并记录。根据林分测定结果，以 2 cm 为 1 个径阶，确定每个径阶的平均
木，共选取 7 株平均木。
2．2 生物量测定
2．2．1 林分生物量测定 将各径阶平均木伐倒之后，地上部分采用 Monsic 分层切割法测定生物量［6］，按
2 m划区分段，分干材、干皮、树枝和树叶测其生物量鲜重，并各取 200 － 500 g样品。地下部分根系采用全
根挖掘法［7］，分根蔸、粗根(直径≥5 cm)、中根(5 cm ＞直径 ＞ 2 cm)和细根(直径≤2 cm)收集，称其生物
量鲜重并取样。将各器官的样品带回实验室在 80 ℃恒温下烘至恒重，计算各器官的含水率和干重。
2．2．2 林下植被生物量测算 采用样方收获法测定林下植被生物量［8］。在各个标准地内，分别设置 2 个
1 m ×1 m的小样方，调查样方内所有灌木和草本的种类、个体数、高度及覆盖度等，分别称取样方内灌木、
草本和凋落物的生物量鲜重，取样 200 － 500 g带回实验室烘干测定。
2．2 生长规律研究
根据分层切割法所取的区分段，按树干解析的要求截取圆盘，在圆盘非工作面上做好标记，带回实验
室做树干解析，分析山白兰的生长过程和生长量［9］，建立测树因子与林龄的回归模型，拟合山白兰人工林
胸径、树高、材积的最优生长模型。
3 结果与分析
3．1 山白兰人工林不同径阶平均单株生物量及其分配
由表 1 可知，山白兰各器官生物量随着径阶的增大而增加。干材的增加趋势尤为明显，14 径阶干材
的生物量为 48．72 kg·株 － 1，占地上部分生物量的 67．16%，占总生物量的 52．17%;24 径阶的干材生物量
为 175．32 kg·株 － 1，占地上部分生物量的 64．22%，占总生物量的 54．41%。随着径阶的增大，干材生物量
占地上部分生物量的比例略有减少，若作为用材树种来说，干材是该树种经济效益的体现，从生物量的观
点看，在增加干材生物总量的基础上，提高干材生物量的比例，可提高山白兰的利用价值。其次是根系，平
均生物量占总生物量的 17．95%，14 径阶根系生物量为 20．86 kg·株 － 1，占总生物量的 22．33%;24 径阶根
系生物量为 49．20 kg·株 － 1，占总生物量的 15．27%。由此可见，虽然根系生物量随径阶增大而增加，但所
占总生物量比例却减少 7．06%。各器官生物量顺序为干材 ＞根系 ＞活枝 ＞干皮 ＞叶子。
表 1 山白兰不同径阶生物量及分配
Table 1 Biomass and distribution of each organ in different diameter of P． baillonii
径阶
cm
生物量 /(kg·株 － 1)
干材 干皮 活枝 叶子 小计 根篼 粗根 中根 细根 小计 合计
14 48．72 10．10 11．26 2．46 72．54 16．69 2．35 1．15 0．67 20．86 93．39
16 99．01 20．52 15．30 2．32 137．16 20．49 1．51 1．13 0．74 23．87 161．04
18 101．85 21．11 24．97 7．00 154．93 32．52 3．96 1．16 0．93 38．57 193．50
20 110．84 22．97 23．93 6．26 164．00 35．52 1．59 1．31 0．97 39．39 203．39
22 160．11 33．19 50．91 9．54 253．75 39．62 5．87 1．64 1．04 48．17 301．92
24 175．32 36．34 53．77 7．57 273．00 44．54 2．45 1．33 0．88 49．20 322．21
平均值 115．97 24．04 30．02 5．86 175．90 31．56 2．96 1．29 0．87 36．68 212．57
3．2 山白兰人工林林分生物量
根据标准地内不同径阶生物量及径阶株树，可推算出人工林林分生物量。由表 2 可以看出，山白兰人
·111·第 2 期 秦武明等:山白兰人工林生物量及生长规律
工林乔木层生物量为 102．01 t·hm －2，其中地上部分生物量为 84．46 t·hm －2，占乔木层 82．8%;地下部分为
17．55 t·hm －2，占乔木层 17．20%，乔木层生物量占林分总生物量的 87．10%。从山白兰人工林生态系统的
生物量来看，乔木层生物量占绝大比例，表明山白兰充分利用了生境条件而形成较高的生物量。但树叶占
乔木层比例仅为 2．49%，由于林分密度偏大，对空间养分的竞争限制了树叶的生长，造成了叶的比例偏
小。根系生物量占乔木层的比例较大也说明了由于空间环境的竞争，导致根系的发达，以寻求更大的地下
营养空间。
表 2 山白兰人工林林分生物量
Table 2 Biomass allocation in the tree layer of P． baillonii
器官 生物量 /(t·hm －2) 占乔木层比例 /% 占林分总比例 /%
乔木层 地上部分 干材 56．50 55．38 48．24
树皮 11．71 11．48 10．00
树枝 13．71 13．44 11．71
树叶 2．54 2．49 2．17
小计 84．46 82．80 72．12
地下部分 根系 17．55 17．20 14．98
合计 102．01 100．00 87．10
灌木层 地上部分 灌枝 7．66 6．54
灌叶 3．46 2．95
地下部分 根系 1．67 1．43
小计 12．79 10．92
草本层 0．24 0．21
腐殖质层 2．07 1．77
合计 117．11 100．00
林下灌木层的总生物量为 12．79 t·hm －2，占林分生物量的 10．92%;草本生物量为 0．24 t·hm －2，占林
分生物量的 0．21%;林下腐殖质层生物量为 2．07 t·hm －2，占林分生物量的 1．77%。表明了林内郁闭度较
大，透光性较差，不仅影响了灌草植物的生长，还不利于林下死地被物的分解，所以在山白兰人工林培育过
程中，应及时间伐，既可以提高林分生物量，又有利于凋落物的分解和养分循环。
3．3 山白兰人工林生长模型
林木的生长过程，许多学者［10 － 12］都进行过研究，并且提出不同的林木生长模型，一般来说，一个理想
的生长模型应满足精确性和通用性的要求，不同的树种在不同的立地条件下生长过程差异也大。为研究山
白兰的林木生长过程，结合前人研究树木的生长规律，初步选定了以下经验方程作为山白兰单株生长模型。
(1)逻辑斯蒂模型:Y = K
1 + eA + BT
;(2)苏玛克模型:Y = Ae
－ B
T + C;
(3)威布尔模型:Y = A 1 － e －
T － B( )C[ ]D ;(4)坎派兹模型:Y = Ae(－ Be － KT);
(5)二次曲线模型:Y = A + BT + CT2;(6)理查德模型:Y = A(1 － e － BT)C
以上模型中 Y分别为树高、胸径、材积;T为林龄;A、B、C、D、K为随机参数。
分别将山白兰平均木的树高、胸径、材积的数据与林龄用以上 6 个模型进行拟合，比较相关系数 R2 和
剩余残差平方和，选出拟合效果最好的生长模型。方程拟合后选择相关系数大且剩余残差平方和小的方
程为山白兰最优方程(表 3)。
表 3 山白兰人工林林木生长方程
Table 3 Curve fitting types and modeling results for growth of P． baillonii
测树因子 最优数学模型 拟合参数 残差平方和 相关系数 R2
胸径 Y = A 1 － e －
T － B( )C[ ]D A = 21．741，B = 23．173，C = 0．025，D = 1．253 0．054 0．999
树高 Y = A(1 － e － BT)C A = 22．667，B = 0．132，C = 4．345 0．900 0．998
材积 Y = A(1 － e － BT)C A = 0．447，B = 0．101，C = 9．736 0．000 0．999
3．4 山白兰人工林生长过程
3．4．1 胸径生长规律 27 a山白兰的胸径(去皮)生长过程见图 1。胸径总生长量随年龄的增加而增大，
·211· 福 建 林 学 院 学 报 第 31 卷
连年生长量在 0 － 6 a随着林龄的增加而增大，于第 6 年达到峰值(0．96 cm·a －1) ，之后逐渐下降;平均生长
量在 0 － 16 a随着林龄的增加而增大，与连年生长量相交于 14 － 16 a之间。此时平均生长量达到最大值，
应进行抚育间伐，以保证山白兰林分有充分的营养空间，降低林木之间对水肥的竞争，满足林木自身生长
发育的要求，所以在该立地和经营条件下，第 1 次间伐应在 14 a左右。
图 1 山白兰胸径生长曲线
Figure 1 DBH growth curve of P． baillonii
3．4．2 树高生长规律 27 a山白兰的树高生长过程见图 2。树高总生长量随林龄的增加而增大，在整个
生长过程中，连年生长量出现了 2 个峰值，分别为第 6 年和第 12 年，达到了 0．99 和 0．98 m;平均生长量在
0 － 6 a随着林龄的增加而增长，在 6 － 18 a 基本稳定在 0．85 m，18 a 后随着林龄的增加而呈现减少的趋
势。树高连年生长出现 2 个峰值的原因为:在第 6 年之前，林分尚未充分郁闭，为林木高生长提供有利环
境，之后随着郁闭度增大，林木之间竞争较大，树高生长逐渐减缓;在 8 － 12 a 年间，林分自然稀疏之后，在
一定程度上改善了活立木的生长环境，出现了第 2 次树高生长高峰。
图 2 山白兰树高生长曲线
Figure 2 Tree height growth curve of P． baillonii
3．4．3 材积生长规律 27 a山白兰的材积生长过程见图 3。材积总生长量随林龄的增加而增大，且增大
的程度变大。连年生长量在 0 － 26 a随着林龄增加而增大，峰值出现在第 26 年，为 0．015 93 m3;平均生长
量在 0 － 27 a 也随着林龄增加而平缓增大，两曲线相交于第 27 年。山白兰人工林在第 27 年达到材积数
量成熟，这是确定合理采伐的依据之一［13］，在此之前合理的间伐不仅可以促进林木生长，也可以在经营过
程中获得利润。
图 3 山白兰材积生长曲线
Figure 3 Volume curve of P． baillonii
·311·第 2 期 秦武明等:山白兰人工林生物量及生长规律
4 结论
山白兰生物量随径阶的增加而增大，不同径阶之间的差异性显著。其中干材占总生物量的 52．16%
－54．41%，可作为人工用材林进行培育，有较高的经济效益。从山白兰生物量径阶的不平衡性可知，可以
在遗传改良和良种选育等方面提高生物产量，从而提高该树种投资造林的经济利益。
27 a山白兰乔木层生物量占林分总比例的 87．10%;灌木层生物量占林分总比例的 10．92%;草本层
生物量占林分总比例的 0．21%;腐殖质层生物量占林分总比例为 1．77%。表明在山白兰人工林群落中，
山白兰占有绝大比例，群落处于稳定状态，但由于林内郁闭度大、透光性差，导致草本植物生物量较少，腐
殖质层分解慢，应进行适当的间伐，以提高林分生物量。
根据山白兰人工林解析木资料，建立了树高、胸径和材积生长的数学模型。结果表明，3 个方程决定
系数较大，几乎接近于 1，残差平方和小，模型拟合精度高，可用于该地区山白兰人工林生长过程的预测。
山白兰是早期速生，且持续较高生长的树种，27 a 山白兰人工林平均胸径、树高及材积分别为
17．98 m，20．15 cm，0．277 61 m3。山白兰的胸径、树高及材积的生长随着林龄的增加而增大。胸径平均生
长量在 0 － 14 a随林龄的增加而增大，在 14 － 16 a达到生长高峰;树高连年生长出现 2 个高峰，分别在第 6
年和第 12年;材积平均生长曲线与连年生长曲线相交于第 27年，此时达到材积的数量成熟，可以采伐利用。
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(责任编辑:江 英)
·411· 福 建 林 学 院 学 报 第 31 卷