全 文 ：学术园地 Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｆｉｅｌｄ
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能源树种晚松生物量及其能源利用研究＊
陈丹凤１ 刘苑秋１ 黄国贤１ 柳恒饶２
（１．江西农业大学园林与艺术学院 南昌 ３３００４５；２．江西农业大学理学院 南昌 ３３００４５）
［摘要］ 采用标准木法对江西省泰和困难立地和江西农大苗
圃地晚松生物量进行实测，采用恒温氧弹量热计对晚松各组分
热值进行测定，研究晚松作为能源树种的最佳采伐期。结果表
明：（１）晚松实生林在不同立地条件下，苗圃地单株净生产力比
困难立地单株净生产力大。各组分生物量组成中，干材生物量
比例最大。（２）立地条件对萌生林单株生物量影响不显著。萌
芽林各组分生物量组成中，干材生物量比例最大。（３）２３年生
晚松１ｍ×１ｍ密度时，干的热量值最大，为２０３．５７×１０８ｋＪ／
ｈｍ２。枝、叶、干３部分能源值中干的热值最大，并且热值随密
度的增大而增大。
［关键词］ 晚松 实生林 萌芽林 生物量 热值
ＤＯＩ：１０．１３４５６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｌｙｋｔ．２０１４．０９．００５
进入２１世纪，随着全球能源短缺和环境危机，能
源林发展进入新的时期，但我国由于对林木生物质能
在国家能源发展战略中的地位认识不足，虽然能源林
树种极其丰富，但针对能源林的培育非常滞后，能源
林培育的各个环节如能源树种的选择、良种育苗、丰
产栽培技术、收获利用等，都远远落后于经济林、速生
丰产林的培育［１］，有些领域还处于空白状态，应该积
极研究和开发能源树种，开展能源树种清查和筛选，
建立能源树种良种选育体系，运用现代森林培育学原
理，吸收、运用现代生物技术和信息技术等多学科的
新手段和新方法，建立高效良种繁育体系和结构合
理、功能完善、效益突出的可持续经营森林系统［２］。
在能源林培育方面不同国家越来越重视通过密度、施
肥等不同栽培措施来增加能源林的生物量，不同的造
林密度造成产量与收获周期的不同［１］，欧美发达国家
对木质能源进行了长期的研究。
我国对能源林的关注始于２０世纪６０年代初。
１９８１年，林业部建立了全国薪炭林造林统计制度，第
一次把薪炭林建设列入全国造林计划和国家农村能
源建设计划。１９８３年，薪炭林研究开始列入国家科技
＊国家林业公益性行业专项。
作者简介：陈丹凤，硕士研究生，专业方向为森林培育。
通讯作者简介：刘苑秋，教授，主要研究方向 森林生态、森林
培育。
攻关项目，在全国按气候带和地貌类型区设置１３个
试验区和２６个试验点，建立薪炭林科研网，在优良树
种、栽培技术、综合效益、利用开发等方面取得了一大
批先进成果。１９８５年林业部利用能源建设专项经费，
在１０个省区２３个县进行薪炭林试点造林，据统计至
２０１０年，薪炭林面积达到１ ３４０万ｈｍ２，我国森林能源
已占全国农村能源消耗的２４％。
晚松（Ｐｉｎｕｓ ｒｉｇｉｄａ Ｍｉｌ．ｖａｒ．ｓｅｒｏｔｉｎａ）是原产美
国东南部沿海平原、丘陵和低山区。因具有与湿地
松、火炬松很相似的生物学特性、生态学特性，适应性
强生长快、抗污染、种植范围比一般的松类广以及极
强萌蘖力、燃烧热量高的的优良特性。我国于２０世
纪６０年代作为薪炭林、用材林树种引进晚松，包括山
东、浙江、江苏、湖北、江西等省份都有引种，引种区自
北纬２３°（广西梧州）至北纬３８°的山东半岛，南北跨度
１５°，都表现出良好的生长特性。在研究方面，晚松的
研究侧重于以下几方面：生长规律和生态适应性研
究；在荒山绿化上的应用及造林技术研究：从１９９１－
２００１年研究晚松纯林等不同林型的重建模式对退化
红壤结构特性的影响［３］；作为能源树种的研究：晚松
作为薪炭林和用材林的萌芽力，表明晚松的萌发力与
树龄有关，杨克美等提出取薪方式以间伐、修枝为主；
无性繁殖研究：阙国宁、房建军等［４］人进行了晚松组
培繁殖研究。
江西地处亚热带中部，种质资源丰富，特别是分
布有开发潜力大的生物能源树种，有发展木本植物能
源产业的广阔前景，江西已被确定为全国林业生物质
能源重点建设基地。晚松的优良生长、萌蘖特性和能
源利用特性决定了是优良的固体生物质燃料树种资
源，有广阔的应用前景。鉴于此，本文将对不同立地
条件晚松林生物量和能源利用效率进行研究，为合理
砍伐晚松能源林提供可靠依据。
１ 试验地概况
１．１ 泰和点
泰和点位于石山乡（Ｎ２６°４４′，Ｅ１１５°０４′），属亚热
带季风湿润性气候，年平均气温１８．６℃，年降水量
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１ ７２６ｍｍ。试验区属典型的红壤低丘岗地，地势平
坦，最高海拔为１３１．３ｍ，最低海拔为７４．７ｍ，立地条
件比较一致，土壤为第四纪红粘土发育的红壤，由于
长期的强度樵采、割茅、挖蔸和过牧，植被破坏，水土
流失严重，几乎没有腐殖质层，石砾含量较多，有机质
含量仅为６．５ｇ／ｋｇ，区内遍布侵蚀沟和裸地，植被以
丝茅（Ｉｍｐｅｒａｔａ ｋｏｅｎｉｇｉｉ）、橘草（Ｃｙｍｂｏｐｏｇｏｎ ｇｏｅｒｉｎ－
ｇｉｉ）、狗尾草（Ｓｅｔａｒｉａ ｖｉｒｉｄｉｓ）、野古草（Ａｒｕｎｆｉｎｅｌｌａ
ａｎｏｍａｌａ）、黄 茅 （Ｈｅｔｅｒｏｐｏｇｏｎ ｃｏｎｔｏｒｔｕｓ）、狗 芽 根
（Ｃｙｎｏｄｏｎ ｄａｃｔｙｌｏｎ）为主。１９９１年以荒山绿化、植被
恢复为目的营造了晚松林，２００８年对雨雪冰冻受损严
重的林分进行砍伐并培育晚松萌芽林。
１．２ 江西农大苗圃试验点
该试验点位于校园内苗圃地，属亚热带季风气候，
年平均气温在１７．１～１７．８ ℃之间，年平均降雨量
１ ５６７．７～１ ６５４．７ ｍｍ，年平均日照时数 １ ７７２～
１ ８４５ｈ。苗圃地原为农田，耕作层厚度３０ｃｍ，地势平
坦、开阔、排灌良好，土壤为轻粘壤土，结构疏松，透水
性和通气性良好，２００５年引种晚松，并于２００７年开展
截干萌芽试验。
２ 研究方法
２．１ 样地设置
分别在困难立地条件的泰和试验基地晚松及江
西农业大学校园苗圃地设立调查样地（表１）。
表１ 样地基本情况
样地 试验点 代表类型 立地状况 林龄 林分密度（株／０．０７ｈｍ２） 平均胸径／ｃｍ 平均树高／ｍ
ＴＨ１ 泰和 实生林 困难立地 ２３ ７２ １８．４８ １１．４０
ＴＨ２ 泰和 砍伐更新萌芽林 困难立地 ６ １３２ ７．１０ ４．５０
ＮＤ１ 江西农大校园 实生林 苗圃地 ９ 株距２ｍ行状排列 １７．４８ ７．００
ＮＤ２ 江西农大校园 截干萌芽林 苗圃地 ７ ３９６ ７．８０ ４．９０
２．２ 生物量测定
在样地内进行每木检尺，计算出全部立木的平均
胸径和平均树高，选取最接近于这个平均值的两株立
木作为标准木，伐倒。分别称根全重、干全重和枝叶
全重。再选取３～５根标准枝，推算出枝全重和叶全
重。采取各组分样品进行含水率测定，算出干物质
的量。
２．３ 热值测定
采用恒温氧弹量热计（恒温氧弹卡计）测定恒容
燃烧热，物质的恒容燃烧热Ｑｖ 即可表示为：
Ｑｖ＝（Ｃ卡ΔＴ－２．９ｌ）／ｍ（待测物质量）×Ｍ。
３ 结果与分析
３．１ 不同立地条件下晚松生物量及其分配差异
３．１．１ 不同立地条件实生林晚松单株生物量及其分
配 从困难立地条件的泰和试验基地及良好立地的
江西农业大学校园内苗圃地晚松的生物量调查表明，
苗圃地９年生晚松的单株总生物量为９０．５５ｋｇ，单株
净生产力１０．０６ｋｇ；困难立地２３年生晚松的单株总
生物量为１５０．７０ｋｇ，单株净生产力６．５５ｋｇ。
在不同立地条件下晚松各组分生物量组成中，干
材生物量比例最大，苗圃地和困难立地的干生物量分
别占总生物量的４１．９２％和６７．７９％，困难立地的比苗
圃的大，但差异不显著。其它各组分所占的比例依次
为根（１２．６３％～２５．４５％）＞枝（９．０８％～１９．８８％）＞
叶（６．９３％～１９．２８％）。苗圃地和困难立地条件下晚
松地上部分生物量占总生物量的比例分别为７５．７２％
和８６．５４％，困难立地的地上部分比例大于苗圃的，且
二者之间具有显著差异（表３）；困难立地的枝叶比接
近４∶３，枝生物量比例更多，苗圃枝叶比例接近１∶１，
但不同立地条件下的枝生物量比例和叶生物量比例
都不具有显著差异（表３）。
这主要是因为不同立地条件下，土壤肥力、土壤
养分以及土壤理化性质不同［５］。困难立地因植被破
坏、水土流失，土壤石砾多，土壤贫瘠、板结，植物叶稀
疏、量少。苗圃地土壤肥力和养分充足，叶生长旺盛、
稠密、量多。
３．１．２ 萌生林晚松单株生物量及其分配差异 ６年
生萌芽林在苗圃地晚松的单株总生物量为１２．９６ｋｇ，
单株净生产力为２．１６ｋｇ，困难立地条件下单株总生
物量为１４．６１ｋｇ，单株净生产力为２．４４ｋｇ。但经差
异显著性检验单株生物量差异不显著（见表４、表５）。
可见，立地条件对萌生林单株生物量影响不显著。
在不同立地条件下晚松各组分生物量组成中都
是干材生物量比例最大，占总生物量的３８．２９％～
５５．６９％，困难立地的比苗圃的小，差异不显著。其它
组分所占的比例依次为根（１６．９９％～２４．０５％）＞叶
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表２ 不同立地条件实生林晚松生物量及其分配
立地 总生物量
地上部分 地下部分 枝 叶 干
生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％
苗圃地
９３．５０ ６９．７０ ７４．５５ ２３．８０ ２５．４５ １８．５９ １９．８８ １８．０３ １９．２８ ３３．０９ ３５．３９
８７．５９ ６７．３４ ７６．８８ ２０．２５ ２３．１２ １２．４６ １４．２２ １２．４５ １４．２１ ４２．４３ ４８．４４
平均 ９０．５５ ６８．５２ ７５．７２ ２２．０３ ２４．２９ １５．５３ １７．０５ １５．２４ １６．７５ ３７．７６ ４１．９２
困难立地
１５９．３７ １３９．２３ ８７．３７ ２０．１４ １２．６３ １４．４７ ９．０８ １１．０５ ６．９３ １１３．７１ ７１．３５
１４２．０３ １２１．７３ ８５．７１ ２０．３０ １４．２９ １６．９９ １１．９６ １３．５１ ９．５１ ９１．２３ ６４．２３
平均 １５０．７０ １３０．４８ ８６．５４ ２０．２２ １３．４６ １５．７３ １０．５２ １２．２８ ８．２２ １０２．４７ ６７．７９
表３ 差异显著Ｔ检验ｓｉｇ值
总生物量
地上部分 地下部分 枝 叶 干
生物量 比例 生物量 比例 生物量 比例 生物量 比例 生物量 比例
０．０６６ ０．０８５ ０．０２２ ０．４９４ ０．０２２ ０．９５９ ０．２１８ ０．４７１ ０．１３５ ０．０７４ ０．１０５
（１４．４９％～２４．７８％）＞枝（８．９７％～１３．４３％）。（表
３）其中困难立地的根生物量比例大于苗圃地，但二者
差异不显著；困难立地的枝叶比接近１∶２，叶生物量
比例更多，苗圃地叶生物量比例大于枝生物量比例，
不同立地条件下枝生物量比例和叶生物量比例都不
具有显著差异。
不同立地条件下地上部分生物量占总生物量的
比例在７５．９５％～８３．０１％，困难立地的地上部分比例
小于苗圃的，但二者之间不具有显著差异（表５）。
在立地状况良好的苗圃地萌芽林地上部分和干
的比例都大于实生林，叶的比例近似相等，萌芽林枝
的比例小于实生林。困难立地上萌芽林地上部分、枝
以及叶的比例均大于实生林，萌芽林干的比例小于实
生林。可见，晚松根的生长受土壤立地条件限制影
响，在困难立地上适宜栽种萌芽林。
表４ 萌生林晚松生物量及其分配差异
立地 总生物量
地上部分 地下部分 枝 叶 干
生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％
苗圃地
１１．２０ ９．０４ ８０．７５ ２．１６ １９．２５ １．１８ １０．５７ １．６２ １４．４９ ６．２４ ５５．６９
１４．７１ １２．２１ ８３．０１ ２．５ １６．９９ １．３２ ８．９７ ２．７３ １８．５５ ８．１７ ５５．４９
平均 １２．９６ １０．６３ ８１．８８ ２．３３ １８．１２ １．２５ ９．７７ ２．１８ １６．５２ ７．２１ ５５．５９
困难立地
１０．９２ ８．３０ ７５．９５ ２．６３ ２４．０５ １．４１ １２．８８ ２．７１ ２４．７８ ４．１８ ３８．２９
１８．３０ １４．６９ ８０．２７ ３．６１ １９．７３ ２．４６ １３．４３ ４．４３ ２４．２４ ７．８０ ４２．６３
平均 １４．６１ １１．５０ ７８．１１ ３．１２ ２１．８９ １．９４ １３．１６ ３．５７ ２４．５１ ５．９９ ４０．４６
表５ 差异显著Ｔ检验ｓｉｇ值
总生物量
地上部分 地下部分 枝 叶 干
生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％ 生物量／ｋｇ 比例／％
０．７３８ ０．８３７ ０．２９９ ０．３３４ ０．２９９ ０．４１３ ０．１１９ ０．３２５ ０．１５３ ０．６２９ ０．０９０
３．２ 晚松能源利用效率
根据实生林晚松单株生物量及其分配推算２ｍ×
２ｍ、２ｍ×１ｍ、１ｍ×１ｍ３种密度时，每６６７ｍ２ 晚松
林生物量及有效能源部位产生的热值。从表４可知，
９年生晚松２ｍ×２ ｍ 密度栽植时，总生物量为
２２６．８２ｔ／ｈｍ２；２ｍ×１ｍ 时，总生物量为４５２．２７ｔ／
ｈｍ２；１ｍ×１ｍ时，总生物量为９０４．５４ｔ／ｈｍ２。２３年
生晚松２ｍ×２ｍ密度栽植时，总生物量为３７７．５０ｔ／
ｈｍ２；２ｍ×１ｍ时，总生物量为７５２．７５ｔ／ｈｍ２；１ｍ×
１ｍ时，总生物量为１ ５０５．４９ｔ／ｈｍ２。从热值表可以
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看出，２３年生晚松１ｍ×１ｍ 密度时，干的热量值最
大，为２０３．５７×１０８ｋＪ／ｈｍ２。枝、叶、干３部分能源值
中干的热值最大，并且热值随密度的增大而增大。
表６ 不同密度林分晚松实生林生物量和热量
树龄
密度
（ｍ×ｍ）
总量
（ｔ／ｈｍ２）
枝 叶 干
生物量（ｔ／ｈｍ２） 热量×１０８ｋＪ／ｈｍ２ 生物量（ｔ／ｈｍ２） 热量×１０８ｋＪ／ｈｍ２ 生物量（ｔ／ｈｍ２） 热量×１０８ｋＪ／ｈｍ２
９年
２×２ ２２６．８２ ３８．８９ ７．９８ ３８．１８ ７．９３ ９４．５９ １９．７１
２×１ ４５２．２７ ７７．５５ １５．９０ ７６．１２ １５．８１ １８８．６１ ３９．３１
１×１ ９０４．５４ １５５．０９ ３１．８１ １５２．２５ ３１．６２ ３７７．２２ ７８．６２
２３年
２×２ ３７７．５０ ３９．４０ ８．０４ ３０．７６ ４．７８ ２５６．６９ ５１．０５
２×１ ７５２．７５ ７８．５７ １６．０４ ６１．３４ ９．５２ ５１１．８４ １０１．７９
１×１ １ ５０５．４９ １５７．１４ ３２．０８ １２２．６８ １９．０３ １０２３．６８ ２０３．５７
４ 讨论与结论
４．１ 不同立地条件晚松实生林的生物量及其分配
差异
晚松实生林中，苗圃地单株净生产力大于困难立
地单株净生产力。苗圃地和困难立地下晚松地上部
分生物量占总生物量的比例平均分别为７５．７１％和
８６．５４％。其中干的生物量比例最大，占总生物量的
比例分别为３５．３９％～７１．３５％，可见晚松生物质能利
用效率较高。立地条件的好坏，直接影响到晚松生物
量和各组分比例的高低。在林业生产过程中，可通过
土壤管理（深翻、施肥等）来提高立地质量，充分发挥
生产潜力［６］。
４．２ 不同立地条件晚松萌芽林的生物量及其分配
差异
苗圃地和困难立地萌芽林单株生物量差异不显
著，说明立地条件对萌生林单株生物量影响不显著。
萌芽林地上部分比例比实生林地上部分大，且繁殖速
度比实生林快。在能源林抚育过程中，可以更多地考
虑进行萌芽林抚育。
４．３ 不同年龄利用晚松生物质的能源利用效率
从晚松晚松各器官热值可以看出，晚松是优良的
生物质能（固体燃料）树种。而且不同林龄热量相差
很小，各年龄段都适宜生物质能利用，特别是针对其
极强的萌蘖特性和萌芽林良好的生长状况，可以综合
考虑地上部分生物量和占比例最大的干生物量最大
确定最佳的采伐期。
立地指数对单株和林分各组分的生物量、总生物
量以及生物量分配比例均存在显著影响，且这种影响
随林龄的变化而变化，并受初植密度的制约［７］。侯振
宏等人研究表明人工林总生物量随林龄的增加而增
加［８］。有必要进一步研究晚松人工林总生物量与林
龄和密度之间的规律及相关性，建立生物量模型，更
好地确定晚松栽植密度和最佳砍伐期。
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产力研究［Ｊ］．中国农学通报，２００９，２０（５）：９７－１０３．★
（责任编辑 陶 绿 蒋旭东）