全 文 ：第 24卷 第 3 期 森 林 工 程 Vol.24 No.3
2008年 5 月 FOREST ENGINEERING May , 2008
天然长白松生物量的研究
满文慧
(长春大学 , 长春 130022)
摘 要:天然长白松仅见于长白山北坡海拔 630 ～ 1 400 m 之间 , 是我国特有的松科松属植物 , 因其特殊的
分类地位 , 被列为国家Ⅲ级珍稀濒危树种 , 而受到广泛关注。本文利用多元分析方法 , 对第一代天然长白松的
生产结构和生物量进行研究。给出长白松生物量估测的回归模型及估测参数 , 指出生物量在长白松天然林中的
分配规律 , 为经营长白山这一特有的种群提供理论依据。
关键词:长白松;叶枝;生物量;生产结构
中图分类号:S791.259 文献标识码:A 文章编号:1001-005X (2008)03-0010-03
Study of Biomass of Natural Pinus sylvestris var.sylvesriformis Man Wenhui (Chuangchun University , Changchun
130022)
Abstract:The natural Pinus sylvestris var.sylvesriformis is only found on the north slope of Changbai Mountains between the
elevations of 630-1400 m.Its one of the Chinese special species belonged to Pinaceae Pinus.Because of the special classification
and status , it is classified as a National III rare and endangered species , which receives widespread attention.By using multivari-
ate analysis method , the production structure and biomass of the first generation natural Pinus sylvestris var.sylvesriformis were
studied in this paper.The regression models of biomass estimation and estimating parameters were given , and the distribution law
of Pinus sylvestris var.sylvesriformis biomass in the natural forest was pointed out , which provided the theoretical basis for protect-
ing and managing the unique species in Changbai Mountain.
Key words:Pinus sylvestris var.sylvesriformis;leaf shoot;biomass;production structure
收稿日期:2007-12-02
基金项目:国家自然科学基金资助 (30470293)
第一作者简介:满文慧 (1957-), 女 , 吉林长春人 , 副教授 ,
学士。研究方向:森林生态和森林环境管理。
长白松 (Pinus sylvestris var.sylvestriformis(Tak-
enounchi)Cheng et C.D.Chu), 又名 “美人松” , 被
誉为长白山 “第一奇松” , 是长白山特有的珍稀树
种 , 属国家三类保护植物 , 是欧洲赤松的一个地理
变种[ 1] 。长白松天然林分布区范围极小 , 仅见于长
白山北坡海拔630 ～ 1 400 m高度 , 成片分布在白河
镇附近 , 有100 hm2 左右 , 其余零星分布在二道白
河和三道白河沿岸。目前关于长白松的研究多集中
在引种[ 1-4] 和生理变化[ 5-8] 等方面 , 对其天然生物
量的研究较少。为了保护长白山这一珍稀物种 , 加
强了长白松的保护管理和科学研究 , 本文对天然长
白松的生产结构和生物量进行了研究。
长白松天然林按世代可分为两类:一类为长白
山最后一次火山喷发后 , 长白松作为先锋树种侵
入 , 在火山灰上发育形成的林分 , 一般称为第Ⅰ代
天然长白松林;另一类为第Ⅱ代天然长白松林 , 曾
于 1946年前后遭滥砍滥伐和火灾等的严重破坏后 ,
残留植株经天然下种更新而形成的林分 , 称其为第
Ⅱ代天然长白松林 。由于第 Ⅱ代天然长白松林生物
量研究已有报道[ 9] , 本文仅对第 Ⅰ代天然长白松林
的生物量进行研究 。
1 研究的资料和方法
1.1 研究的资料
依天然长白松林的分布特点 , 分别在长白松林
中对具有典型特征的和分布面积较大的两个类型[ 9]
胡树枝子长白松林和越桔长白松林中林木密度
相近的地块进行了调查 。其生境特点如下:
胡枝子长白松林:纯林 , 林分郁闭度 0.6 , 海
拔 700 m , 土壤为火山灰始成暗棕壤 , 由于所处地
带比较温暖 , 土壤动物和微生物数量较多 , 排水良
好。
越桔长白松林:混有少量长白落叶松 (10%～
20%), 林分郁闭度 0.7 , 海拔1 100 m , 基岩为多
孔玄武岩等 , 上覆有火山灰 , 土壤为冲击土 , 土层
薄 , SiO2 含量大 , 腐殖质含量少。
1.2 研究的方法
为得到分析长白松生物量所需的资料 , 在每个
类型中选测了 5株样木 , 其中 4株为解析木。采用
分层切割法抽取了立木的全部枝叶样品 , 现场实测
枝叶鲜重 。其余的样木数据资料均由林分速测镜和
影像测树仪共同测得。各类样品均取鲜重 500 g 置
于 80℃烘至恒重后称干重 , 如表 1。
表 1 天然长白松样木实测值及生物量表
林型 样本号 树高 m 胸径 cm 树干上部生物量实测值 kg叶 枝 干 总
胡枝子长白松林
1 27.3 35.7
2 28.9 52.0 45.82 33.69 132.09 211.60
3 26.4 49.7
4 24.5 42.6 21.79 30.98 136.87 189.64
5 23.3 34.5
越桔长白松林
6 17.5 24.0 18.96 24.05 113.69 156.42
7 19.0 28.5
8 16.5 19.8
9 15.7 17.2 9.50 11.75 86.95 108.20
10 20.6 30.4
为了能够通过测定树木直径和树高来推算生物
量 , 采用生物量与林木生长相关关系模型 , 进行回
归分析 , 选用的模型如下:
W =a(D2H)b
其对数形式为
logW = loga +blog(D2H)
式中:H 为测量高度;D 为 H 高度的直径;
W 为相应高度的生物量。
以上回归方程 , 根据实测数据 , 用最小二乘法
可求出关系模型中的参数 a和b , 再由样地数据可
推算出各部分生物量及总生物量 。
2 研究结果与分析
2.1 生物量
2.1.1 回归模型的参数值
根据计算得到回归模型的参数值 , 如表2 。
表 2 不同林型长白松生物量回归模型参数表
林型 总生物量 叶生物量 枝生物量
Loga b R2 Loga b R 2 Log a b R2
胡枝子长白松林 18.267 0.817 5 0.837 5 3.925 0.840 84 0.811 1 9.512 0.803 0 0.798 1
越桔长白松林 15.213 0.712 4 0.823 1 3.525 0.693 5 0.788 3 8.812 0 0.698 3 0.821 1
2.1.2 样木生物量估测
根据以上回归模型参数 , 代入样地实测数据 ,
分别得到各样木的生物量表 , 如表 3。
表 3 天然长白松生物量表
样地 样本号 树高 m 胸径 cm 冠层 叶 kg 枝 kg 干 kg 总计 kg
胡枝子长白松林
上 0.40 1.37
1 27.3 35.7 中 8.19 11.34 138.29 197.55
下 15.04 22.92
上 3.89 6.26
2 28.9 52.0 中 13.55 10.48 133.01 214.56
下 30.36 16.99
上 0.62 1.42
3 26.4 49.7 中 7.28 9.57 151.96 208.17
下 13.33 23.98
上 1.65 2.19
4 24.5 42.6 中 7.65 10.88 137.36 190.78
下 12.84 18.21
上 1.61 2.03
5 23.3 34.5 中 6.23 8.89 132.99 187.05
下 13.23 22.07
11第 3期 满文慧:天然长白松生物量的研究
续表 3 天然长白松生物量表
样地 样本号 树高 m 胸径 cm 冠层 叶 kg 枝 kg 干 kg 总计 kg
越橘长白松林
上 1.36 2.93
6 17.5 24.0 中 6.50 9.35 114.54 158.42
下 11.27 12.47
上 1.73 2.60
7 19.0 28.5 中 7.35 9.51 123.05 166.29
下 10.98 11.07
上 0.92 1.18
8 16.5 19.8 中 3.95 5.60 117.54 147.55
下 7.14 16.40
上 0.41 1.48
9 15.7 17.2 中 6.56 7.84 87.90 109.87
下 2.59 3.09
上 1.52 2.44
10 20.6 30.4 中 4.34 6.97 129.84 170.84
下 11.80 13.93
为了检验估测值与实测结果之间的差异 , 采用
残差平方和法对所得数据进行显著性检验 , 如表
4。结果表明:对于天然长白松生物量的回归估测
值与真值之间相关显著 。残差平方和很小 , 可信度
较高 。
表 4 长白松生物量回归显著性检验表
样木 叶 (y i-y i)2 枝 (y i-y )2 干 (y i-y )2 总 (y i-y )2 R2
2 3.92 0.003 6 0.846 4 8.76 0.789 0
4 0.122 5 0.09 0.240 1 1.299 6 0.889 0
6 0.028 9 0.49 0.722 5 4.00 0.766 0
9 0.003 6 0.435 6 0.902 5 2.788 9 0.899 0
2.2 生物量在长白松天然林中的分配
在天然长白松的高生长中 , 叶量与着生这些叶
的枝条的量是呈正相关的。因此 , 在天然长白松林
的经营中 , 必须注意为林木创造良好的空间 , 使其
具有足够的叶量和着生这些叶的枝条 。计算结果显
示 , 最大的叶量和枝量出现在树冠的中下部 , 由下
向上呈正金字塔形分布 , 即下层>中层>上层 , 下
层最多 , 上层最少 (如表5)。被压木则相反。这种
分布结构上的差异 , 必然影响林木的生物量积累。
同一林分胸径相近树木的叶和枝的生物量没有明显
差异。而不同立地条件下的林分中胸径相近树木枝
叶生物量的积累差异明显 , 劣势木的干重所占比重
大 , 可达 80%。而立地条件相对较好的林型 , 单株
叶的生物量和枝的生物量均高于立地条件相对较差
的林型 , 差异达 1.02%和 3.39%, 而干量正相反:
优势木和相对立地条件较好的林型干量的分配要低
于劣势木和立地条件相对较差的林分 4.44%。说明
要得到生长良好的天然长白松林 , 一定要给林冠良
好的生长空间 , 因为它的生物学特性喜光不耐阴 。
表 5 天然长白松生物量的分配 kg
林型 样本号 叶 枝 树干 总生物量
胡枝子长白松林
1 23.6 35.6 138.3 197.6
2 47.8 33.8 133.0 214.6
3 21.2 35.0 152.0 208.2
4 22.1 31.3 137.4 190.8
5 21.1 33.0 133.0 187.1
越橘长白松林
6 19.1 24.8 114.5 158.4
7 20.1 23.2 123.1 166.3
8 12.1 18.0 117.5 147.7
9 9.6 12.4 87.9 109.9
10 17.7 23.3 129.8 170.8
由天然长白松的生物量分配提示了长白松在生
长过程中对环境的要求 , 立地条件相对较差的林木
生物量多集中在树干 , 总生物量较小仅相当于优势
木的 51.20%。这一生物表现说明优势木枝叶量
大 , 生物量亦大。但庞大的树冠枝丫横生 , 需要进
行及时的下层抚育 , 为其他林木创造良好的生长环
境。如表 6。 (下转第 25页)
12 森 林 工 程 第 24卷
间连接物质 , 为细胞间水分存贮提供了场所 , 使枯
枝落叶在浸入水中的初期 , 持水量剧增[ 10 , 11] 。
4 结 论
(1)枯枝落叶的蓄积量受多种因子的影响 , 4种
林分类型的枯落物层总积蓄量在20.03 ～ 53.89 t hm2之
间 , 依次表现为:红松林>杨树林>落叶松人工林>
白桦林。通过试验 , 4种林分中白桦林的枯落物最大
持水率居首位 , 达 433%, 落叶松林和杨树林分别为
430.5%和333%, 而红松林仅为285.1%。浸泡时间在
0.25 ～ 4 h之间时 , 各林分的枯落物持水量随着浸泡时
间的增长而迅速增长 , 此后增长缓慢 , 浸泡时间达24
h时 , 持水率达到饱和。
(2)红松林的有效拦蓄 14.56 mm 的降雨 , 落
叶松人工林可拦蓄 10.31 mm 的降雨 , 杨树林可拦
蓄12.08 mm 降雨 , 白桦林可拦蓄 7.42 mm 降雨 ,
在这 4种枯落物中红松林总有效拦蓄降雨量优于其
它3种枯落物。
(3)对所研究的 4种林分类型林下枯落物未分
解层 、半分解层吸水速率与浸泡时间之间关系数据
进行分析拟合 , 发现林下枯落物吸水速率与浸泡时
间之间存在 V =k · e-nt 的指数关系 , 具有显著的
负指数相关性 (R>0.99)。
【参 考 文 献】
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[责任编辑:肖生苓]
(上接第 12页)
表 6 长白松林地上部生物量
林型 密度 株·hm-2
总量
kg·hm-2
树干
kg·hm-2
叶
kg·hm-2
枝
kg·hm-2
胡枝子
长白松林 1 054 73 843.1 50 582.5 10 781.1 12 701.0
越桔
长白松林 921 60 325.5 40 237.1 7 661.3 12 427.1
3 结束语
经研究证明在不同海拔高度及立地条件下 , 天
然长白松生物量差异很大 。在同一林分中 , 单株立
木的生物量积累因长势不同也有明显差异。优势木
总生物量大 , 叶枝量也大 , 可达总生物量的
47.80%。这对于国家禁止采伐利用的天然林 , 是
非常好的提示 , 即做好下层抚育 , 可以减少相邻立
木的生物量差异 。在实际应用中 , 采用以上方法 ,
可以计算出天然长白松的地上部分生物量。这对不
能砍伐的珍稀古树也有一定的实践意义 。因为用立
木的枝 、 叶和干的生物量状况 , 可以判断出立木的
生长状况和林型结构 , 进而为经营提供建议 。
【参 考 文 献】
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