全 文 :第31卷 第5期 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Vol.31 No.5
2011年5月 Journal of Central South University of Forestry &Technology May 2011
湖南沅陵天然次生白栎+檫木+杉木群落
生物量及其分布规律
沈 燕1,田大伦1,2,闫文德1,3,肖 益1,2
(1.中南林业科技大学,湖南 长沙410004;2.南方林业生态应用技术国家工程实验室,
湖南 长沙410004;3.国家野外科学观测研究站,湖南 会同418307)
摘 要: 采用样方法和回归方程法,研究了湖南沅陵天然次生白栎+檫木+杉木群落生物量及其分布规律。结
果表明:(1)群落总生物量为176.669t/hm2,其中乔木层、灌木层、草本层和死地被物层生物量分别为144.886、
17.060、0.340和14.383t/hm2。(2)群落乔木层生物量径级分布中,生物量主要集中于10~18cm径级,随径级
的增大生物量呈现双峰分布特点,其中第1个高峰为10cm径级,第2个高峰为16cm径级。干、枝随径级增大而
增大,皮、叶、根随径级增大而略有减小。(3)白栎、檫木和杉木为群落建群种,生物量分别为51.228、33.460和
21.590t/hm2,重要值分别为32.492、15.428和22.801。(4)群落乔木层生物量垂直分布中,地上部分生物量主要
集中于7.6m以下,且7.6m以下生物量分布较均匀,7.6m以上生物量随高度的增加而逐渐减小。干、皮生物量
也主要集中于7.6m以下,生物量随着高度变化呈金字塔型。枝、叶生物量分布相对集中,主要分布于5.6~7.6
m。地下根系生物量垂直分布较为均匀;粗根和细根生物量垂直分布规律与总根系生物量分布规律相似;中根生
物量分布与总根系分布有所差异,中根主要集中于45cm以上土层,生物量随土层加深呈正态分布。
关键词: 白栎;檫木;杉木;群落;生物量;分布规律
中图分类号: S792.184 文献标志码: A 文章编号: 1673-923X(2011)05-0044-08
Biomass and its distribution of natural secondary
Quercus fabri+Sassafras tsumu+Cunninghamia lanceolata
community in Yuanling County,Hunan Province
SHEN Yan1,TIAN Da-lun1,2,YAN Wen-de1,3,XIAO Yi 1,2
(1.Central South University of Forestry &Technology,Changsha 410004,Hunan,China
2.National Engineering Laboratory for Applied Technology of Forestry &Ecology
in South China,Changsha 410004,Hunan,China;
3.National Field Station for Scientific Observation and Experiment,Huitong 418307,Hunan,China)
Abstract:Based on the history data of forest management and field survey in Yuanling of Hunan,Biomasses and
their distribution of Quercus fabri Hance+Sassafras tsumu+Cunninghamia lanceolata community in four sam-
ple plots with similar site conditions and stand factors were measured and analyzed.The results show that:(1)The
whole community biomass was 176.669t/hm2,including the tree layer 144.886t/hm2,the shrub layer 17.060
t/hm2,the herb layer 0.340t/hm2,the death layer 14.383t/hm2.(2)For the tree layer biomass diamater distri-
bution,the biomasses mainly concentrated on 10~18cm diamater class.With diameter increasing,the biomass
presented double peak distribution.The first biomass peaks was 10cm diameter,the second was 16cm.For each
organ biomass diamater distribution,the stem and branch biomass increased,the bark,leaf and root biomass de-
creased with diameter increasing.(3)There were three kinds of chief species:Quercus fabri Hance,Sassafras
tsumu and Cunninghamia lanceolata;their biomasses were 51.228,33.460and 21.590t/hm2,importance values
收稿日期:2011-03-07
基金项目:国家林业公益性行业科研专项(201104009);国家野外科学观测研究站项目(2010-05);国家林业局项目(201042);湖南省教
育厅项目(湘财教字[2010]70号);长沙市科技局创新平台项目(K1003009-61)
作者简介:沈 燕(1969-),男,河南周口人,副教授,博士研究生,主要从事森林生态学研究
通讯作者:田大伦(1939-),女,湖南长沙人,教授,博士生导师,主要从事森林生态学的教学与科研工作;E-mail:csufttdl@126.com
were 32.492,15.428and 22.801.(4)For the tree layer’s biomass vertical distribution,aboveground biomasses con-
centrated on 0~7.6m.and were homogeneous distribution.The biomasses>7.6mdecreased with height increas-
ing.For the aboveground organ biomass vertical distribution,the stem and trunk biomass also focused on 0~7.6m,
and presented pyramid-type with height increasing.The branches and leaves biomass mainly distributed between 5.6
and 7.6cm.The root biomass vertical distribution,was with soil depth.And the thick and fine root biomass distrib-
uted as the same as the total root system’s.However,the mediumsized root biomass distribution differed from the
total root system’s.Mediumsized root biomass focused on 0~45cm soil and presented normal distribution with soil
depth.This research results would provide scientific basis for forest nutrient cycling,sustainable management,glob-
al carbon cycle and climatic change.
Key words:Quercus fabri Hance;Sassafras tsumu;Cunninghamia lanceolata;community;biomass;distribution
森林生物量作为森林生态系统运行的物质能
量基础,是森林生态系统特征的重要参数[1-2],也是
深入研究森林生态系统养分循环、水文过程、碳汇
功能及评价系统生产力的重要指标[3-5]。近年来,
人口增加,人类活动加剧,化石燃料大量燃烧,大气
中CO2 浓度升高,温室效应、气候变暖等一系列生
态问题日趋明显。据研究,每年大气中CO2 以1.9
mL·m-3a-1的速率升高,且近百年来,由于 CO2
浓度倍增,全球温度已升高0.3~0.6℃[6]。森林作
为陆地生态系统最重要的部分,森林生物量因固定
陆地总碳量的82.5%[7],减缓了温室效应,倍受生
态学研究者关注。20世纪60年代,在“国际生物学
计划”(international biological programme,简称
IBP)和“人与生物圈计划”(man and the biosphere
programme,简称MAB)的推动下,各国全面展开各
种森林类型生物量研究[8]。20世纪70年代末期,
我国开始生物量研究,1978年潘维俦等[9]研究了杉
木人工林的生物量和生产力,随后冯宗炜[10]、徐宏
远[11]、田大伦[12]、杨宗武[13]、崔浪军[14]、罗云建[15]
等对各种类型人工林,李文华[16]、陈灵芝[17]、吴
刚[18]等对温带针叶林,陈章和[19]、温达志[20]、杨同
辉[21]等对亚热带常绿阔叶林,党承林[22]、郑征[23]等
对热带雨林生物量进行了报道。1999年冯宗炜
等[24]系统总结了我国各气候条件下不同森林植被
的生物量和生产力。各种森林类型生物量研究虽
然较为丰富,但对亚热带天然次生的针阔混交林的
报道较为少见。随着全球碳循环研究的深入,掌握
各种森林类型生物量实测数据、估算全球碳储量成
为目前非常紧迫的任务[25]。
湖南沅陵林区属亚热带季风湿润气候,是原北
亚热带常绿落叶阔叶混交林植被遭破坏后,逐渐演
替而成的天然次生林。主要建群种有白栎Quercus
fabri、檫树Sassafras tsumu、杉木Cunninghamia
lanceolata 、枫香Liquidambar formosana等,白栎
+檫木+杉木群落为该区较为典型群落。为全面
了解亚热带针阔混交林的生物量及其分布规律,于
2009年10月至2009年11月,对沅陵林区内白栎
+檫木+杉木群落生物量进行调查,估算湖南沅陵
天然次生白栎+檫木+杉木群落生物量,分析群落
乔木层生物量的径级、水平及垂直分布规律,为亚
热带针阔天然次生林结构和功能研究提供理论基
础,为其林分可持续经营管理提供科学依据,为全
球碳循环和气候变化研究提供可靠资料。
1 研究地概况与研究方法
1.1 研究地概况
本研究地设在湖南沅陵县林区,地理位置为北
纬28°25′~29°02′,东经110°06′~111°08′,海拔580
m左右,坡向为 WS,坡度24°,坡位山坡中部;属亚
热带季风湿润气候,冬冷夏热,四季分明,年平均温
度16.6℃,1月气温最低,平均温度为0℃以上,8
月气温最高,平均温度为25℃左右;年日照时间
1 400h,日照率为30%,1月日照时间最短,不足80
h,8月日照时间最长,为200h以上;雨水丰沛,降
雨时间相对集中,年平均降水量1 437mm,8月降
水量占全年雨量的40%;全年无霜期约为270d。
土壤为紫色砂岩发育而成的黄壤,土层平均厚度50
54第31卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
cm,林地土壤理化性质见表1。
表1 土壤理化性状
Table 1 Physical and chemical properties of soil
土层
/cm
土壤密度
/(g·cm-3)
pH值
自然含水率
/%
全N含量
/(g·kg-1)
全P含量
/(g·kg-1)
全K含量
/(g·kg-1)
全Ca含量
/(g·kg-1)
全 Mg含量
/(g·kg-1)
0~15 0.80 4.80 25.00 1.73 0.26 12.72 1.23 5.28
15~30 1.22 4.80 21.00 1.12 0.24 12.4 1.47 5.45
30~45 0.91 4.90 24.00 0.77 0.23 12.86 1.6 5.37
≥45 1.10 4.90 21.00 0.83 0.21 12.69 1.47 5.21
林分郁闭度为0.9,平均年龄24a左右,平均
胸径为9.0cm,平均树高为9.9m,林分密度为
2 875株/hm2。乔木层主要种类有:壳斗科Fagace-
ae、樟科Lauraceae、杉科Taxodiaceae、桦木科Betu-
laceae、金缕梅科 Hamamelidaceae、胡桃科Juglan-
daceae、大戟科、省沽油科Staphyleaceae等。常见
灌木种类有:檵木Loropetalum chinense、油茶Ca-
mellia oleifera、杉木、杜鹃 Rhododendron simsii
等。常见草本种类有:铁芒萁 Dicranopteris lin-
earis、沿阶草Ophiopogonjaponicus、一年蓬Erig-
eron annuus等。
1.2 研究方法
1.2.1 生物量的测定
按立地条件和密度一致的原则,在研究地内设
置4个面积为667m2 的样地,对样地内胸径>3
cm立木进行每木标号、检尺,测定其胸径、树高、活
枝下高、死枝下高和冠幅。根据每木检尺调查结
果,按“克拉夫特法”将林分分级。根据林分径级分
布状况,按不同径级各主要树种选取1~6株标准
木,整个林分共选26株样木。将所选样木从根径
处伐倒,按分层切割法,树高>8m以2m为区分
段,树高≤8m以1m为区分段,分层实测干、皮、枝
和叶等器官的鲜质量;根系按全挖法,在林冠投影
的范围内,15cm为1层,挖至60cm深处,每层分
根头、粗根(>0.5cm)、中根(0.2~0.5cm)和细根
(<0.2cm),实测根的鲜质量。对各器官取样,带回
室内,在85℃恒温下烘干至恒质量,估算干质量。
在每个样地内,随机设置5个2m×2m的灌木
样地和5个1m×1m的草本及死地被物样地,按全
收获法,灌木分干、枝、叶和根4部分,草本分地上部
分和地下部分2部分,死地被物层分未分解、半分解
和全分解3部分,测定其鲜质量。抽取样品,带回室
内,在85℃恒温下烘干至恒质量,估算干质量。
1.2.2 生物量的估算
乔木层生物量估算采用相对生长法。利用样
木各器官(干、皮、枝、叶、根)干重建立与样木
(D2 H)的回归方程,其中D 为胸径,H 为树高。根
据样地每木调查的结果及相应的回归方程,计算乔
木层各个体的生物量,并由此获得乔木层的总生物
量。乔木层各器官生物量回归方程、相关系数及F
检验值见表2。
灌木层、草本层及死地被层生物量,采用单位
面积生物量表示。
表2 生物量估算的回归方程
Table 2 Regression equations of biomass estimation
森林类型 回归方程 相关系数 F检验值
阔叶树
W干=0.020(D2 H)0.990 0.969 619.404**
W皮=0.020(D2 H)0.770 0.896 172.581**
W枝=0.005(D2 H)0.997 0.870 134.117**
W叶=0.007(D2 H)0.777 0.747 59.098**
W根=0.020(D2 H)0.821 0.879 145.888**
杉木
W干=0.025(D2 H)0.935 0.989 348.227**
W皮=0.082(D2 H)0.549 0.902 36.805**
W枝=0.012(D2 H)0.821 0.815 17.570*
W叶=0.009(D2 H)0.770 0.945 68.633**
W根=0.014(D2 H)0.844 0.946 69.615**
W干 为干材生物量,W枝 为枝生物量,W叶 为叶生物量,W根
为根生物量。*表示在p <0.05水平上,回归方程达到
显著水平。**表示在p<0.01水平上,回归方程达到极
其显著水平。
2 结果与分析
2.1 群落总生物量
由表3可知,白栎+檫木+杉木群落总生物量
为176.669t/hm2,接近于湖南会同县20~33a的
黄杞木荷群落165.92t/hm2[26]和广西恭城县25~
35a的栲树群落202.60t/hm2[27],高于暖温带35a
64 沈 燕,等:湖南沅陵天然次生白栎+檫木+杉木群落生物量及其分布规律 第5期
山杨林90t/hm2[28]和30a暖温带北部半湿润区油
松林73.86t/hm2[29],低于西双版纳山地热带雨林
312.6t/hm2[23]和西双版纳原始热带湿性季节雨林
692.59t/hm2[30]。由此可见,气候因素影响下森林
植被生物量的地带性规律非常明显,表现为:热带
>亚热带>温带[24]。
表3 群落生物量的层次分布
Table 3 Biomasses and their distribution in trees,
shrubs,herbs and litters of the community
层次
生物量/(t·hm-2)
干 皮 枝 叶 根 合计
占总生物量
的百分比/%
乔木层
61.288 13.257 14.805 37.453 18.083 144.886 82.01
(42.30) (9.15) (10.22)(25.85)(12.48)
灌木层
5.405 - 3.614 2.432 5.609 17.060 9.66
(31.68) - (21.18)(14.26)(32.88)
草本层
- - 0.210 0.130 0.340 0.19
(61.76)(38.24)
死地被物层 - - - - - 14.383 8.14
合计 176.669
括号内数字为占同一层总生物量的百分比。
由表3还可知,群落乔木层生物量为144.886
t/hm2,占总生物量的82.01%,接近或略低于湖南
会同黄杞木荷群落乔木层生物量152.83t/hm2[26]
和广 西 恭 城 栲 树 群 落 乔 木 层 生 物 量 192.01
t/hm2[27],高于暖温带山杨林64.5t/hm2[28]和暖温
带北部湿润区油松林71.77t/hm2[29],低于西双版
纳山地热带雨林303.53t/hm2[23]和西双版纳原始
热带湿性季节雨林683.309t/hm2[30]。由此可见气
候因素影响下,乔木层生物量具有与群落总生物量
相似的地带性规律,表现为:热带>亚热带>温带。
群落灌木层和死地被物层生物量分别为17.06和
14.383t/hm2,占总生物量的9.66%和8.14%,明
显高于湖南会同黄杞木荷群落3.59和9.5t/hm2
和广西恭城栲树群落2.45和6.67t/hm2[26-27]。
群落草本层生物量为0.34t/hm2,占总生物量的
0.19%,明显低于广西恭城栲树群落1.5t/hm2[27]。
由此可见,灌木层、死地被物层和草本层生物量不
具有与群落总生物量相似的地带性分布规律。
2.2 群落乔木层生物量的径级分布特征
表4列出了群落树种6~18cm径级间的个体
数、生物量及其在各器官中的分配状况。从表4可
知,群落个体数径级分布中,个体数主要分布于6~
12cm径级,随着径级的增大,其个体数逐渐减少,
其中6cm径级个体数为800株,占群落总株数的
27.83%。群落生物量径级分布中,群落生物量主
要集中于10~18cm径级,随径级的增大生物量呈
现双峰分布特点,其中第1个高峰为10cm径级,
第2个高峰为16cm径级。10~18cm径级生物量
为115.08t/hm2,占群落总生物量的79.43%;10
cm径级生物量为31.001t/hm2,占群落总生物量
的21.4%;16cm径级生物量为23.004t/hm2,占
总生物量的15.88%。
表4 生物量的径级分布
Table 4 Biomass distribution of various DBH classes in the community
径级
/cm
株数
平均胸径
/cm
生物量/(t·hm-2)
干 皮 枝 叶 根 合计
占总生物量
百分数/%
6 800 6.14 4.571(35.93) 1.454(11.43) 1.092(8.58) 3.894(30.61) 1.711(13.45) 12.722 8.78
8 575 8.11 6.488(37.98) 1.744(10.21) 1.561(9.14) 5.066(29.66) 2.221(13.01) 17.080 11.78
10 700 9.83 12.849(41.45)3.127(10.09) 3.069(9.90) 7.939(25.60) 4.017(12.96) 31.001 21.40
12 300 12.21 9.094(42.16) 1.883(8.73) 2.210(10.25) 5.726(26.55) 2.654(12.31) 21.567 14.89
14 175 13.85 7.327(43.01) 1.393(8.18) 1.803(10.58) 4.480(26.29) 2.034(11.94) 17.037 11.76
16 200 16.32 11.027(47.93) 2.062(8.97) 2.540(11.04) 4.421(19.22) 2.954(12.84) 23.004 15.88
18 125 17.39 9.932(44.19) 1.594(7.09) 2.530(11.26) 5.927(26.37) 2.492(11.09) 22.475 15.51
合计 2 875 61.288 13.257 14.805 37.453 18.083 144.886
括号内数字为占同一径级生物量的百分比。
从表4还可知,随径级增大,各器官生物量分
配比例变化规律不同,干、枝随径级增大而增大,
皮、叶、根随径级增大而略有减小。6cm径级中,个
体干、皮、枝、叶、根各器官生物量所占比例分别为
35.93%、11.43%、8.58%、30.61%、13.45%;12
cm径级中,个体各器官生物量所占比例分别为
42.16%、8.73%、10.25%、26.55%、12.31%;18
cm 径 级 中,个 体 各 器 官 生 物 量 所 占 比 例 为
74第31卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
44.19%、7.09%、11.26%、26.37%、11.09%。由
此可见,小径级个体以叶、皮、根生物量积累等为
主。随林木的生长,生物量的分配由叶、皮、根逐渐
转移以干、枝为主,干、枝生物量积累的越来越多。
这一研究结果与陈章和等[19]研究的广东黑石顶常
绿阔叶林生物量分布结果相似。
2.3 群落乔木层生物量的水平分布特征
表5列出了主要树种的重要值、生物量及其在
各器官中的分配状况。由表5可知,群落主要由19
种树种组成,其中白栎、檫木和杉木在各器官生物
量、总生物量和重要值上均占明显优势。白栎干、
皮、枝、叶、根生物量分别占乔木层相应器官生物量
的33.67%、31.74%、34.56%、40.40%、33.94%,
檫木各器官生物量分别占 23.19%、19.12%、
24.17%、24.80%、21.25%,杉木各器官生物量分
别占18.61%、24.05%、16.33%、3.23%、18.61%,
其它16种树种各器官生物量分别占24.53%、
25.09%、24.94%、31.57%、26.20%。白栎、檫木
和杉木总生物量分别为51.228、33.460和21.590
t/hm2,分别占乔木层总生物量的35.36%、23.09%
和14.90%,其它16种树种仅占乔木层的26.65%。
白栎、檫木和杉木重要值分别为32.492、15.428和
22.801,其它16种树种重要值仅为29.281。主要
树种按重要值大小排序为:白栎>杉木>檫木>光
皮桦>刨花楠>锥栗>枫香>青冈>藜蒴栲>山
乌桕>野鸭椿>黄檀。
表5 乔木层主要树种的生物量
Table 5 Importance values and biomasses in main tree layer of the community
树种
密度
/(株·hm-2)
平均胸径
/cm
重要值
生物量/(t·hm-2)
干 皮 枝 叶 根 合计
白栎
Quercus fabri
950 11.85 32.492
20.634
(33.67)
4.208
(31.74)
5.116
(34.56)
15.132
(40.40)
6.138
(33.94)
51.228
(35.36)
檫木
Sassafras tsumu
325 13.14 15.428
14.215
(23.19)
2.535
(19.12)
3.579
(24.17)
9.288
(24.80)
3.842
(21.25)
33.460
(23.09)
杉木
Cunninghamia lanceolata
625 11.21 22.801
11.408
(18.61)
3.189
(24.05)
2.417
(16.33)
1.211
(3.23)
3.365
(18.61)
21.590
(14.90)
光皮桦
Betula luminifera
125 11.22 5.051
4.049
(6.61)
0.750
(5.66)
1.016
(6.86)
2.731
(7.29)
1.123
(6.21)
9.668
(6.67)
刨花楠
Machilus pauhoi
125 9.46 3.906
2.149
(3.51)
0.459
(3.46)
0.530
(3.58)
1.640
(4.38)
0.661
(3.65)
5.438
(3.75)
锥栗
Castanea henryi
125 7.62 3.287
1.301
(2.12)
0.350
(2.64)
0.312
(2.11)
1.213
(3.24)
0.473
(2.62)
3.649
(2.52)
枫香
Liquidambar formosana
100 7.92 2.822
1.216
(1.98)
0.290
(2.19)
0.295
(1.99)
1.023
(2.73)
0.406
(2.24)
3.231
(2.23)
青冈
Cyclobalanopsis glauca
100 6.73 2.484
0.745
(1.22)
0.202
(1.52)
0.178
(1.20)
0.702
(1.87)
0.273
(1.51)
2.100
(1.45)
山乌桕
Sapium discolor
50 8.15 1.410
0.590
(0.96)
0.145
(1.10)
0.143
(0.96)
0.511
(1.36)
0.202
(1.12)
1.591
(1.10)
藜蒴栲
Castanopsis fissa
75 7.08 1.856
0.561
(0.92)
0.150
(1.13)
0.135
(0.91)
0.520
(1.39)
0.203
(1.12)
1.568
(1.08)
野鸭椿
Euscaphis japonica
50 6.15 1.177
0.291
(0.47)
0.084
(0.64)
0.069
(0.47)
0.290
(0.77)
0.112
(0.62)
0.846
(0.58)
黄檀
Dalbergia hupeana
25 6.50 0.607
0.167
(0.27)
0.047
(0.35)
0.040
(0.27)
0.162
(0.43)
0.063
(0.35)
0.478
(0.33)
其它7种 200 9.14 6.681
3.962
(6.47)
0.848
(6.40)
0.976
(6.59)
3.030
(8.09)
1.222
(6.76)
10.041
(6.93)
合计 2 875 61.288 13.257 14.805 37.453 18.083 144.886
括号内数据为占乔木层相应器官生物量的百分比。
84 沈 燕,等:湖南沅陵天然次生白栎+檫木+杉木群落生物量及其分布规律 第5期
2.4 群落乔木层生物量的垂直分布特征
从图1可知,乔木层地上部分生物量主要集中
于7.6m以下,占地上部分总生物量的87.36%;且
7.6m以下生物量分布较均匀,随高度的增加变化不
明显,7.6m以上生物量随高度的增加而逐渐减小。
干、皮生物量也主要集中于7.6m以下,占干皮总生
物量的91.77%,生物量随着高度的增加而逐渐减
小,呈金字塔型。枝、叶生物量分布相对集中,主要分
布于5.6~7.6m,占枝叶总生物量的53.72%。
从图2可知,乔木层地下根系生物量(除根头)
垂直分布较为均匀,即生物量随土层加深变化不
大,30cm以下土层根生物量略高于30cm以上土
层,占根总生物量的57.11%,略高出14.22%。粗
根和细根生物量空间分布规律与总根系生物量分
布规律相似,生物量各土层分布较均匀,30cm以下
土层生物量略高于30cm以上土层,占粗根和细根
总生物量的57.68%,略高出15.36%。中根主要
集中于 45cm 以上土层,占中根总生物量的
87.01%,生物量随土层加深先增加后减小,呈正态
分布,15~30cm土层生物量达到最大值,占中根总
生物量的40.48%。
图1 乔木层地上部分生物量的垂直分布
Fig.1 The vertical distribution of tree aboveground biomass
图2 乔木层根生物量的垂直分布
Fig.2 The vertical distribution of tree root biomass
3 结论与讨论
湖南沅陵林区现存天然次生的白栎+檫木+
杉木群落生物量为176.669t/hm2,接近于亚热带
其它群落,高于暖温带群落,低于热带雨林群落,表
明气候因素对生物量的影响较明显。群落生物量
大小除受气候因素影响外,还受地形、海拔、土壤理
化性质、群落树种组成、林龄、密度等多种因素影
响。谌小勇等[31]研究表明,树种之间的差异会导致
群落的主导因素不同,因此处于相同地域、年龄相
近的林分,它们生物量的积累会有明显差异。本研
究群落总生物量略高于湖南会同黄杞木荷群落
165.92t/hm2[26],主要受群落树种组成的影响。
群落生物量层次分布中,乔木层、灌木层、草本
层和死地被物层生物量分别为144.886、17.060、
0.340和14.383t/hm2,分别占群落总生物量的
82.01%、9.66%、0.19%和8.14%。乔木层生物量
接近于亚热带其它群落,高于暖温带群落,低于热
带雨林群落,表明乔木层生物量与群落总生物量具
有相似的地带性规律。群落灌木层、死地被物层生
物量高于黄杞木荷群落和栲树群落,草本层生物量
低于栲树群落,表明灌木层、死地被物层和草本层
生物量不具有明显的地带性规律。冯宗炜等[19]认
为下木层和草本层生物量深受乔木层的控制,乔木
层通过影响光照、水文和营养等因素控制林下层植
被的生长。本群落灌木层生物量明显高于黄杞木
荷群落和栲树群落,草本层生物量明显低于栲树群
落,主要受群落乔木层结构的影响。刘庆[32]研究认
94第31卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
为,树种的生物学特性对凋落量的影响很大,即使
纬度和海拔等因子一致,针叶林与阔叶林、落叶林
与常绿森林的凋落量也会有很大的差异。张家武
等[33]研究不同林分密度的马尾松林对凋落物的影
响表明,凋落量与林分密度呈正相关。本群落死地
被物层生物量明显高于黄杞木荷群落和栲树群落,
主要受群落物种组成和林分密度的双重影响。白
栎+檫木+杉木群落密度为2 875株/hm2,黄杞木
荷群落密度为1 530株/hm2、栲树群落密度为2 200
株/hm2,白栎+檫木+杉木群落密度分别高出
46.78%和23.30%。
林分中的径级结构反映了群落发育过程中林
木竞争和生长的变化,是研究林分特征的重要内
容[34]。本群落乔木层径级结构中,小径级木数量比
较多,随着径级的增大,个体数逐渐减少,表明群落
结构在一定时期内比较稳定。但是,群落中缺少6
cm以下的小径木,如果林分受到外界干扰,在短时
期内可能很难恢复到现状,表现出生境的脆弱
性[34]。群落乔木层生物量径级分布中,随径级的增
大,其生物量呈现双峰分布特点,第一个高峰为10
cm径级,第二个高峰为16cm径级,反映出群落生
物量受个体数量和质量的双重调控[35]。
通常树种生物量能较好地揭示种群在群落中
的功能地位,重要值能有效地反映种群在群落中的
结构[20]。乔木层生物量水平分布中,白栎、檫木和
杉木在生物量和重要值上均占明显优势,因而在群
落结构和功能上起重要作用,为该群落的建群种。
生物量的垂直结构是指植物各器官生物量在
垂直空间上的配置状况,它在很大程度上反映了植
物对光能、水分和养分的利用效率。地上部分生物
量的合理配置能够最大限度地增加植物对光能的
利用效率,促进有机物的积累;而地下根系的分布
状况则体现了植物对土壤水分和无机养分的吸收
能力[36]。本群落乔木层生物量垂直结构中,乔木层
地上部分生物量主要集中于7.6m以下,且7.6m
以下生物量分布较均匀,7.6m以上随高度的增加
而逐渐减小;干、皮生物量随着高度的增加逐渐减
小,呈金字塔型;枝、叶生物量分布相对集中,主要
分布于5.6~7.6m,占枝叶总生物量的53.72%。
枝叶生物量的这一分布特征,一定程度上增大了个
体间地上空间竞争,不利于太阳辐射的充分吸收,
降低群落对光能利用率,可能影响群落可持续发
展。乔木层根系生物量垂直分布较为均匀,30cm
以下土层根生物量略高于30cm以上土层。根系
生物量的这一分布特征,一定程度上缓解了个体间
地下空间竞争,充分利用了表层腐殖质分解的营养
物质,同时也吸收了深层土壤的水分和养分,增大
了土壤养分的利用率,有利于群落生长。
综述所述,24a白栎+檫木+杉木群落是以白
栎、檫木和杉木为建群种的典型亚热带天然次生针
阔混交林。林分小径级木数量比较多,林分结构在
一定时间内较为稳定,但林分缺少6cm以下的小
径木,受干扰后恢复能力弱。林分地上部分枝叶分
布相对集中,地下部分分布较均匀合理。因此特建
议,在森林经营过程中,应适当引种建群种小树苗,
增大群落的恢复能力;适当进行人工整枝,改善林
分地上空间结构,将更有利于林分生产力提高和生
态效益的发挥。
参考文献:
[1] Overman J P M,Witte H J L,Saldarriaga J G.Evaluation of
regression models for above ground biomass determination in
Amazon rainforest[J].Journal of Tropical Ecology,1994.10
(2):207-218.
[2] Dixon R K,Solomon A M,Brown S,et al.Carbon pools and
flux of global forest ecosystems[J].Science,1994,263:185
-190.
[3] 项文化,田大伦,闫文德.森林生物量与生产力研究综述[J].
中南林业调查规划,2003,(3):57-60.
[4] Brown S,Sathaye J,Canel M,et al.Mitigation of carbon e-
missions to the atmosphere by forest management[J].Com-
mon wealth Forestry Review,1996,75:80-91.
[5] 赵 敏,周广胜.基于森林资源清查资料的生物量估算模式
及其发展趋势[J].应用生态学报,2004.15(8):1468-1472.
[6] IPCC.Climate Change[M].Cambridge:Cambridge Universi-
ty Press,2001:12-14.
[7] Sabine C L,Heimann M,Artaxo P,et al.Currentstatus and
past trends of the global carbon cycle[C]//Field C B,Rau-
pach M R,MacKenzie S H.The global carbon cycle:integra-
ting humans,climate and the naturalworld.Washington:Is-
land Press,2004:17-44.
[8] Lieth H,Whittaker R H.Primary Productivity of The Bio-
sphere[M].New York:Springer-Verlag,1975.
[9] 潘维俦 ,李利村,高正衡 .杉木人工林生态系统中的生物
产量及其生产力研究[J].中南林科技,1978,2:2-14.
[10] 冯宗炜,张宏达,张家武,等.湖南会同两个森林群落的生
物生产力[J].植物生态学与地植物学丛刊,1982,6(6):257
05 沈 燕,等:湖南沅陵天然次生白栎+檫木+杉木群落生物量及其分布规律 第5期
-266.
[11] 徐宏远,郑世锴,卢永农,等.Ⅰ-72杨人工林生物量的研
究[J].林业科学,1990,26(1):22-29.
[12] 田大伦,潘维俦 ,张昌剑,等.杉木人工林生态系统生物产
量的结构特征[J].中南林学院学报,1995,8(2):115-122.
[13] 杨宗武,谭芳林,肖祥希,等.福建柏人工林生物量的研究
[J].林业科学,2000,36(1):121-124.
[14] 崔浪军,梁宗锁,韩蕊莲,等.沙棘-杨树混交林生物量林
地上壤特性及其根系分布特征研究[J].林业科学,2003,39
(6):1-7.
[15] 罗云建,王效科,张小全,等.华北落叶松人工林的生物量
估算参数[J].林业科学,2010,46(2):6-11.
[16] 李文华.长白山主要生态系统生物生产量的研究[C]//森林
生态系统研究.北京:中国林业出版社,1981:81-87.
[17] 陈灵芝,陈清朗,鲍显诚,等.北京山区的侧柏林(Platycla-
dus orientalis)及其生物量研究[J].植物生态学与地植物学
学报,1986,10(1):17-25.
[18] 吴 刚,冯宗炜.中国寒温带、温带落叶松林群落生物量的
研究概述[J].东北林业大学学报,1995,23(1):95-101.
[19] 陈章和,王伯荪,张宏达,等.广东黑石顶常绿阔叶林生物
量分布研究[J].植物生态学与地植物学学报,1993,17(4):
289-298.
[20] 温达志,魏 平,孔国辉,等.鼎湖山锥栗+黄果厚壳桂+
荷木群落生物量及其特征[J].生态学报,1997,17(5)497
-504.
[21] 杨同辉,达良俊,李修鹏.浙江天童国家森林公园常绿阔叶
林生物量研究-群落生物量及其分配规律[J]浙江林学院学
报,2007,24(4):389-395.
[22] 党承林,吴兆录,张 强.西双版纳山地热带雨林生物量研
究[J].云南植物研究,1997,123-128.
[23] 郑 征,刘宏茂,冯志立.西双版纳热带山地雨林生物量研
究[J].生态学杂志,2006,25(4):347-353.
[24] 冯宗炜,王效科,吴 刚 .中国森林生态系统的生物量和生
产力[M].北京:科学出版社,1999.
[25] 吕晓涛,唐建维,何有才,等.西双版纳热带季节雨林的生
物量及其分配特征[J].植物生态学报,2007,(1):1131-22.
[26] 谌小勇,彭元英,张昌剑,等.亚热带两类森林群落产量结
构及生产力的比较研究[J].中南林学院学报,1996,16(1):
23-30.
[27] 卢 琦,李治基,黎向东.栲树林生物产力模型[J].广西农
学院学报,1990,9(3):55-64.
[28] 郭跃东,郭晋平.山西三道川林场主要森林生态系统生物量
和生产力研究[J].山西农业大学学报,2009,29(3):234
-237.
[29] 吴 刚,冯宗炜.中国油松林群落特征及生物量的研究[J].
生态学报,1994,14(4):415-422.
[30] 郑 征,冯志立,曹 敏,等.西双版纳原始湿性季节雨林
生物量和净生产力研究[J].植物生态学报,2000,24:197
-203.
[31] 谌小勇,田大伦,彭元英,等.我国杉木人工林生物产量研
究概况[C]//刘煊章.森林生态系统定位研究.北京:中国林
业出版社,1993:10-17.
[32] 刘 庆.川西亚高山人工林针叶与天然林凋落物的比较研究
[D].成都:中国科学院成都植物研究所,2001.
[33] 张家武,邓仕坚,廖利平,等.杉木连栽土攘对其幼树生长
的影响[J].应用生态学报,1994,5(3):24l-244.
[34] 方江平.西藏原始林芝云杉林群落结构和功能研究[D].长
沙:中南林业科技大学,2010.
[35] 柳 江,洪 伟,吴承祯,等.天然更新的擦木林的生物量
和生产力[J].热带亚热带植物学报,2002,10(2):105
-110.
[36] 樊后保,李燕燕,苏兵强,等.马尾松巨阔叶树混交异龄林
生物量与生产力分配格局[J].生态学报,2006,26(8):2463
-2472.
[本文编校:谢荣秀]
15第31卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报