全 文 ：第 1 卷 第 1 期
L 986 年 1 0 月
河 北
J O U尺N 人L O F
林 学 院 学 报
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19a 6
关于 日本扁柏人
工林光能利用效率的研究 〔1〕
吴增志
须崎民雄
矢播 久
汰木连郎
1 引官
在培育森林的技术体系里 , 为了使林分始终保持较高的光能利用效率生长发育 , 尽快达
到生产 目标 , 首先 , 密度管理具有十分重要的意义 。 随着密度的变化 , 林分的生产构造 、 光
能刊用效率 ( 即生产力 ) 究竟是怎样的变化呢 ? 这在林业生产上可以说是个必须 注 意 的 问
题 。 本研究是以日本扁柏壮龄林为对象 ,通过对间伐林分和不间伐林分内光 能的分布 、 各层叶
的光合速率和光能利用效率的研究 , 以期寻找林分的 .最优密度的数量指标为 目的而开展研究
的 。
2 研究材料和方法
1 9 8 2年 7 月 , 在日本九州大学粕屋演习林场的平 .坦地上营造的日本扁柏人工林内 , 设定
了 I Om x l o m 的间伐区和不间伐区 。 两区均包含树木 20 株 ( 图 一 l a 、 b) 。 间伐 区 、 不间伐
区的树高 、 胸高直径分别为 H = 11 . 1 、 1 0 . 6 m , D B H 二 1 4 . 8 、 1 4 . 6 c m 。 两区各选一 株 标 准
木 , 在其周围用脚手架钢管搭起招 m高的观测塔 。 从时冠的上端到林床放置 10 个积算型照度
计 , 测定投入林内一定时期内的光能量 。 同年 9 月 , 把间伐区伐去株数的 50 % 。 对伐倒的 10
棵树 , 从地际开始每一米为一个区分段 , 分别测定树干 、 枝 、 叶的鲜重 , 并取圆盘进行树干
材积解析 。 此外 , 又选平均木 、 优势木 、 劣势木各一株 , 对这三 株的树冠 , 在垂直方向上 ,
每 。 . 5米为一个区分段 , 在水平方向上 , 以树干为 中心每 0 . 2米为一个同心圆 , 分东 南西北四
个方向 , 分别则定其枝叶的鲜重和叶面积 。 把材料干燥后换算成干重 。
3 林分现存量的推算
林分现存量的推算 , 是利用标准木的树干 、 树枝 、 树叶 、 树根之间 , 存在着相关生长关
系 t ` ’ 进行计算的 。 首先 , 树干的干重W 、 如图 一 2 所示 ,
* 本文系吴增志同志在 日本九州大学农学部学习用间与指导教师合写的论文 , 曾收入 日本林学会九州支部
研究论文集。
5 4 河 北 林 学 . 院 学 报 第 l卷
一
b
图一 1 、 间伐区 a 和不间伐 区b的树冠投影图 ( 10 m xI O m( )断线间伐木 )
lo g w
。
= 2
.
0 615
·
10 9( DZ
·
H )一 1
.
94 0 7( R, = 0
.
9 83 3 )
1 0 . 一 ’
1 0 1
10 0
ǎ助团às污
1 0吕 10 4
D ,
·
1 1 (
e m
1 0 8
. `
·
m )
图一 2 21 年生 日本扁柏人工林树重W 。 和 D : 日的相关生长关系
于是便可得到式 ( 1 )
l u g w
s = l
。
0 6 1 5
·
10 9 ( D
“
H ) 一 1 . 9 4 0 7
( R l = 0
。
9 8 3 3 )
( l )
利用式 ( 1 ) 进行计算 , 得到这个林分的干的现存量是 9 5 . 2 T / h a 。 利用同样的方法可
以求得林分各个部分的重量 。 首先 , 从 叶 、 枝 、 果鲜重的合计值 W ( L + ; 十 c) 和 D , H的 相
关生长关系得到式 ( 2 )
第 1期 关于日本扁柏人工林光能利用效率的研究
l o g w (L + + Be )= 1
.
4 610
·
1 0 9 (D“H )一 4. 0 50 3
· · · · · · · · · · · · … … (2 )
(R , = 0
。
9 2 2 3 )
进而求出这三株树的叶 、 枝 、 果的鲜重比例和干重率 , 利用其平均值和式 ( 2 ) 便可求
出全林分各个部分的干重量 。 利用上述方法推算林分各个部分的现存量分别是 : 叶 1 5 . OT /
i、 a , 枝 1魂. 3 T / h a , 球果 0 . 2 4 T / h a 。
根的现存量 , 可利用四手井以 ’ 等人的公式 ( 3 )
W R 二 o
.
39 9 w
s … … ( 3 ) 求得根的现存量是 38 . 0 T / h`
把以上所求得林分的各个部分的值合计在一起 , 得到该林分的现存量是 162 . 7 T / h杯 (表
二
1 )
。
表一 l 日本九州大学粕最演习林 21 年生 日本扁柏人工林的现存 t 和生产 ,
二二二二二二二二巫亘二一阵一一一兰型翌些兰丝一一— -一至一— 阵一一一少些生一一— 1— -卫坐一— 一— 一竺 .—一一阵一一毕华一一— }— ` 些生一一一一一一 -一上一一一 -一 - !— ` 竺生一一— 4一 三旦一- 一一一一 -一一二鱼— 一 { 一一竺生一一— } 一一止三一一一一一一一一一竺邑一一一阵一一一三些生一一— }— 一一止竺竺`— -一一一豪猛一一卜一器最石可蔽州下一一碳氟厂 -
立木株数 2 00 0株邝、 平均胸高直径 14 . gc m , 平均树高 11 . l m
林分材积的推算 , 是利用伐倒的 10 株树的树干解析值求得式 ( 4 ) ,
l o g V s 二 1 . 0 5 6 0 · 10 9 ( D t H ) 一 4 . 5 5 2 5… … ( 刁; )
R . = 0
。
9 7 8 7
根据式 ( 4 ) 计算这个林分的材积是 2 0 8 . 8 m . / ll a 。
利用上述的有关计算结果绘制出的该林分的生产构造图如图 一 3 所示 。
平相对照度
0 50 10 0
11
。
3
10
.
3
内J,no户0ǎ日)褪寒
4
.
6
、 ’ ,门
一山 _一 __ 二 ` _一 1上
1 0 8 6 4 2 0 2 4 6 8 1《) 12 14 16 18 2 0
叶重 ( T / h a · m ) 干重和枝 、 球果的重量 ( t o n / h a · m )
口一 3 21 年生 日本扁柏人工林生产构造图 ( 198 2年 9 月)
5弓 一河 北 林 学 院 ’ 学 报 第 1 卷
可以说是个正常的壮龄林生产构造图 。
4
、 林分生长且的推算
林分生长量的计算 , 应从树干 、 树枝 、 树叶 、 树根 、 球果等项生长量的计算开始 , 然后
求出各项的合计值 , 即为该林分的生长量 。
林分树干 的生长量的计算 , 可利用相关生长公式 ( 5 ) 、 ( 6 ) ,
W
s = A
,
( D . H ) h
Z · … … ( 5 )
△W s 二 飞 声 ` ( D 昌H ) h “ 一 ’ · △ ( D . H ) … … ( 6 )
和树干的解析值计算出来。
枝的生长量 ( w B ) 的计算 , 同样也可以利用下边的相关生长公式 ( 7 ) , ( 8 ) 求得 。
W
B = A
1
W
s卜 _ · “ 一 ( 7 )
△W B 二 h : A : W , h ’ 一 ’ · △W s … … ( 8 )
叶的生长量 (△W : 的计算 , 如假定叶龄为 4 年时 , 则年生长量是现存量的 于。
根的生长量△ W R 二 0 . 2 61 △W s ` ) … … ( 9 )
球果的生长量 , 假定近年来每年的结实量相同 , 于是测定年的实测值就是年生 一民量 。
以上计算结果如表 一 1所示 。 该林分的净生产量是 16 . 5 T / h a 年
5
、 太阳光能的投入 l 及其季节变化
所谓太阳光能的投入量 ,是指林冠的上表面所能接受到的辐射强度 。 本试验所使用的是头
国产的积算型照度计 , 其容量较大 , 可测定数月内的太阳辐射 。 本试验是 每两周测定一次所
度计内所接受的太阳辐射总量 。 根据测定的结果 , 整理出太阳辐 射的季节变 化如 图 一 4 承
示 , 如按月分整理的话 , 如图一 6 所示 。
1廿nUOǎ飞之荟à剑烈益辟
1 0 1 1 1 2 6 7 (月 )
图一 4 太阳辐射量的季节变化
第 1 期 关于日本扁柏人工林光能利用效率的研究
ǎ工x u\ó署à恻麒布骤
(月 )
图一 5每月太作辐射的变化
太 阳向这个林分投入的光能量是 39 57 . 9 MJ/ m ’ . 年 , 日本福阁市气象台站 7 年间 l( 9 7 4一
l 〕 8。 ) 的测定值 , 在图一 5 中用断线表示 。 从图中可以看出 , 辐射强度除了随太阳高度变化
之外 , 还受天气的影响 , 特别是 7 月分 , 受天气的影响更大。 但辐射强度在一年间总 的变化
趋势是一定的 。 从 1月到 4 月是上升的 , 从 9 月到 12月是下降的趋势 , 从 4 月到 9 月 , 因受
云量变化的影响 , 变化较大 。 本试验的测定值向福区市气象台站的测定值基本吻合 , 但数值
靠近下 限 , 应考虑是由于林冠上空的空气湿度比空旷地的大所造成的影响 。
6
.
2 年生日本扁柏人 工林光能利用效率的推算
根据上述方法推算的年生长量为 1 6 4 6 Ok g / h a · 年。 而投入林分内的太 阳光能量是 3 5 9 7 . 9
x l o
`
M J / h
a · 年 。 光能的碳水化合物重变系数 a = 0 . 2 6 5 9 / k e a l = o . o 6 4 o k g / M J , 碳 水 化
合物的干物质重变系数 日 = 1 . 11 。 利用上述的系数计算净光能利用效率 :
E u = P n / (年光能量 · a · 日)
= 0
,
0 0 6 4
净生产量的光能利用效率是。 . 64 % 。 这个值和 H a g il a r a f ” 等人推算的日本扁柏 林的 。 . 6 2龙
几乎是一致的 。
由图一 l 和林相观察 、 林内的光能分布 ( 图一 3 ) 状态可以看出 , 0 . 64 % 的净光能利川
效率 , 是达到充分郁闭的 日本扁柏人工林的代表数俊 。
引 用 文 献
〔 i 〕 依田恭二 : 森 。 村生态学 , P 331 。 筑地书场 东京 ,
〔 2 〕 宫地重远 · 村田吉南编: 光合成之物质生九 ” 8乌
〔 3 〕 H a g f h a r a , A · e t a l : J · J a p · F o r · S o e 6 5, 19 83,
〔 4 〕 四手井纲英 等 : 匕 / 午林一壬 0 生态 乏天然更新 ,
1 97 1
。
理工学街 东礼 P乃35 。
1 11一2 2 2
地球街 东京 , 197 4 , P3 7 5
洲口