全 文 ：闽北毛竹林生态系统能量分配规律的研究*
蓝 斌* * 何东进 吴承祯 洪 伟 (福建林学院资源与环境系, 南平 353001)
摘要 通过在建瓯市设置的 40 块标准地的调查资料的基础上, 进行毛竹林生态系统能量分配规律的研究.
结果表明, 毛竹林生态系统能量分配规律是秆、枝叶和地下部分的平均能量依次为 4. 2322! 108、0. 9230 ! 108
和 1. 7643 ! 108kJ∀hm- 2 ,所占比例分别为 61. 32%、13. 11%和 25. 57% ,从而为毛竹林的经营与开发提供科学
依据.
关键词 毛竹 生态系统 能量 分配规律
Energy distribution of Phyllostachys pubescens ecosytem in north Fujian. LAN Bin, HE Dongjin, WU Chengzhen and
HONG Wei ( Fuj ian Forestry College, Nanp ing , 353001) . Chin . J . A pp l. Ecol . , 2000, 11( 2) : 193~ 195.
Based on the data obtrained from 40 Phyllostachy s pubescens plo ts in Jianou City of Fujian Province, the distribution of
energy was studied in this paper . The r esults show ed that the ener gy contained in stems, branches and leaves, and un
derground parts of P . pubescens ecosystem w ere 42322 ! 108kJ∀hm- 2, 0 9230 ! 108kJ∀hm- 2 and 17643 ! 108kJ∀
hm- 2, accounting for 61 32% , 13 11% and 25 57% o f t he total energy r espectiv ely.
Key words Phyllostachy s p ubescens , Ecosystem, Energy , Distr ibutive pattern.
* 福建省自然科学基金资助项目( C96027) .
* * 通讯联系人.
1998- 06- 04收稿, 1998- 10- 30接受.
1 引 言
能量及能流效率与过程是近代生态学研究的重要
课题,它不仅是阐明生命发育和生物群体演替的基本
理论问题,亦是模拟群落营养结构以优化农业组合的
应用基础[ 13] ,能量动态研究是生态系统研究的重要内
容与环节.迄今为止,已有不少学者在能量动态研究方
面开展了大量的工作[ 4~ 9] , 并取得了显著的成效. 毛
竹 ( Phyl lostachys heterocycla ( Carr. ) Mastum var.
pubescens( M azel) Owhi)是最重要的一种竹类资源,具
有生长快、产量高、用途广和可持续更新等特点,在竹
类资源中占有最大面积. 目前,毛竹林开发已成为山区
农民脱贫致富奔小康的有效途径之一. 有关毛竹林的
研究甚多,但较多的是研究毛竹的分类、生物学特性、
繁殖和培育、竹林性质和加工利用,在能量动态方面仅
有李振基等[ 2]研究报道, 积极开展毛竹林生态系统能
量动态研究十分必要, 有鉴于此, 在调查资料的基础
上,试图对毛竹林生态系统能量分配规律进行研究,为
揭示毛竹林生态系统的潜力及其开发利用提供科学依
据.
2 材料与方法
21 研究区概况
研究区设在福建省建瓯市, 位于福建省北部 26#14∃~ 28#
20∃N, 117#02∃~ 119#07∃E 之间, 海拔 68~ 1822 2m, 年平均温度
在 17 5 ~ 19 3% 之间, 极端最高气温 41 4% , 最低气温 -
95 % , & 10 % 的年活动积温在 5000% 以上 , 年平均降水量在
1604~ 2399mm 之间, 年平均相对湿度为 80% . 土壤类型以红
壤为主,其次是黄壤, 土层厚度一般为 80~ 150cm, 腐殖质为 5
~ 40cm,土壤质地结构较好, 多为轻壤、中壤, 少数为砂壤和重
壤,土壤有机质含量较丰富, 在 49% ~ 5 4% 之间, 呈酸性,
pH49~ 5 4. 在研究区内共设立了 40 块 10m ! 10m 毛竹林标
准地. 标准地的土壤多为红壤, 海拔在 165~ 680m 之间, 平均
400m 左右, 坡度在 17#~ 37#之间,平均为 27#左右,土层深厚达
80cm 左右, 腐殖质层为 10~ 20cm, 林下层生长良好, 种类以草
本和灌木为主,盖度在 5% ~ 30% , 主要有芒萁、五节芒、蕨、尖
叶菝葜、桃叶石楠、华鼠刺、山姜等.
22 样地调查方法
对所设置的 40 块毛竹林标准地, 分别测定胸径 ( D)、高度
( H)、枝下高( h)及年龄( A ) . 在样地内随机选取 5m ! 5m 的小
样方 4个, 记录样方内每种灌木、草本植物的高度、盖度、株数,
同时记录竹林的季相、土壤情况及人为影响. 地下部分在样方
内以选定的标准竹为中心,选取 1m ! 1m 的小样方 2 个, 记录
竹鞭、竹蔸、竹根、其它根及土壤剖面情况.
23 样品采取和生物量测定
在标准地内砍伐不同年龄和不同胸径的标准竹 9 株,以根
茎交界处为分界线,其上为地上部分, 其下为地下部分. 地上部
分以 1m 为区分段,测定竹秆、竹枝、竹叶的鲜重, 并取样带回室
内在 60 % 烘干、称重、研磨、装瓶待测.另取少量样品, 在 105 %
下烘干至恒重,求得干重百分率, 推算各组分的生物量; 地下部
分以 10cm 为区分段分层分竹鞭、竹根、竹蔸和其它植物根, 用
水冲洗去泥后, 阴干称其鲜重, 并取样烘干称重, 磨碎过筛待
测.林下植物以样竹为中心, 作 1m ! 1m 的样方, 割取地上部分
应 用 生 态 学 报 2000 年 4 月 第 11 卷 第 2 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Apr. 2000, 11( 2)∋193~ 195
称其鲜重,作同上处理.
24 生物量的计算[ 3]
各标准地毛竹地上部分生物量公式如下:
W 1 = N iWai
式中, W 1表示毛竹地上部分的总生物量, N i 为各龄级株数,
W ai为各龄级标准竹地上部分的干重, i 为竹龄(度) .
各标准地毛竹地下部分生物量公式如下:
W 2 = N iW ui
式中, W 2表示毛竹地上部分的总生物量, N i 为各龄级株数,
W ui为各龄级标准竹地下部分的干重, i 含义同上.
于是得到各标准地的总生物量( W )
W = W 1+ W 2
25 热值测定[ 1]
利用 GR- 3500 型氧弹式量热计, 在室温 20 % 对待测样品
进行热值测定,每个样品重复 2~ 3 次.
3 结果与分析
31 毛竹各组分样品的干重与热值
毛竹林群落中各组分样品的干重是测定其生物量
的基础,而毛竹林群落中各组分热值的测定是研究毛
竹林生态系统能量分配规律的关键. 根据所收集的毛
竹样品进行干重与热值测定.本文在进行毛竹林生态
系统能量分配规律研究中,把枝和叶合并为一个整体
而作为毛竹的一个组分, 现将各组分干重与热值的测
定结果列于表 1.由表 1可知, 毛竹各组分间干重相差
较大,以秆最高,地下部分次之,枝叶最小.竹秆是竹的
主要器官,起到主干作用,故其干重最大.毛竹各组分
表 1 毛竹各组分样品的干重( g/株)与热值( J∀g- 1∀dw)
Table 1 Dry weight and caloric values of various parts of Phyl lostachys
pubescens
组分
Component
秆
Stem
枝叶
Branch
and leaf
地下部分
Parts of
under
ground
总量
Total
平均
Average
干重 Dry w eight 140678 42914 73757 257349
所占比例Proportion(%) 5466 1668 2866
热值 Caloric values 20063 19519 18165 19249
的热值也有一定的差异, 但差异不大,以秆最高,枝叶
次之,地下部分最低.在秆中,纤维素与半纤维素和木
质素是其主要化学成分, 其次是各种糖类、脂肪类和蛋
白质物质,灰分元素仅占少量,因而秆的热值含量相对
较高.
32 毛竹生物量模型
毛竹各组分生物量模型是研究毛竹林生态系统能
量分配的基础. 本文利用所收集的毛竹生物量样品,根
据各部分干重( W)对其胸径( D)或干重对胸径( D)和
树高( H)作散点图, 然后用直线回归和指数回归模型
分别进行拟合, 选择相关系数最大者为毛竹林各组分
生物量模型,得表 2结果.毛竹各部分与其个体的胸径
和高度间具有显著的相关关系[ 10~ 12] , 为了选择能够
反映毛竹各部分生物量的理想模型, 本文进行伐竹各
表 2 毛竹各组分生物量模型
Table 2 Biomass models of various parts of Phyl lostachys pubescens
项 目 Item 模 型
Models
相关系数
Correlation
index
秆 Stem W s= e6228303D 1428877 08118枝叶 Branch and leaf Wbe= e- 09849281D 8439542H- 3837961 09245
地下部分Parts of underground W bg= e2418932D- 6251076H78798969 08541
表 3 毛竹林生态系统各组分能量
Table 3 Energy of various parts of Phyl lostachys pubescens ecosystem( kJ∀hm- 2)
样地
S ite
秆( ! 108)
Stem
枝叶( ! 107)
Branch and leaf
地下部分( ! 108)
Part s of underground
样地
Site
秆( ! 108)
S tem
枝叶( ! 107)
Branch an d leaf
地下部分( ! 108)
Parts of underground
1 4507653 12457020 2729267 23 6303180 17780598 4047390
2 3486330 8059130 1325109 24 5087606 12116786 2095576
3 3768513 8318651 1390425 25 3833990 7653048 1033694
4 5408826 15919784 1879791 26 12338283 1464230 0836050
5 4840850 9676234 1286202 27 4751187 10071252 1510412
6 4132926 9250562 1530599 28 5055339 10434594 1496226
7 3427719 6192213 0705923 29 2606028 4495650 0493826
8 5582769 14678659 2936895 30 2173901 4401963 0667579
9 2366739 3958329 0406550 31 3831083 8856543 1478653
10 2509251 4392380 0485033 32 2197911 3350133 0297208
11 2695272 4389806 0424971 33 2828882 4956578 0530908
12 1881323 2470277 0172940 34 4481900 12509462 2748352
13 4014560 9945935 1890438 35 3868020 10138626 2029939
14 5810588 17437956 4267142 36 8633526 15618437 5754138
15 5773859 17546849 4380677 37 4066782 10772366 2181368
16 3. 730022 8911131 1577636 38 2673125 4474818 0462547
17 2880015 5121104 0566055 39 1717218 3224952 0450794
18 5160846 11299380 1727426 40 1377044 2016159 0163738
19 4614980 13903446 3519267 平均 Average 4232239 9229789 1764342
20 3976727 11524187 2739818 所占比例( % ) 6132 1311 2557
21 5605761 16893281 4209024 Proportion
22 5289011 12509051 2144103
194 应 用 生 态 学 报 11卷
部分生物量与胸径( D)、高度( H)、立竹量 ( N)及年龄
(A) 4个因子或其中几个因子之间的相关性检验,结果
表明,各部分生物量与年龄相关性较差,其主要原因是
所利用的毛竹资料取自毛竹丰产林, 年龄对毛竹生物
量的影响主要在第一年, 其后对生物量的影响不大,而
地上部分与胸径、高度之间的相关性大,与立竹量相关
性较小,地下部分下立竹量之间的相关性较大,但从模
型的相关系数看,仍不如只考虑胸径与高度两个因子.
从表 2中优化模型可知, 毛竹胸径和高度是反映毛竹
林生产力诸因子的重要测树因子, 胸径和高度的大小
直接影响着毛竹各部分生物量的高低, 其中秆、枝叶部
分的生物量随胸径的增大而增大, 而地下部分则相反.
33 毛竹林生态系统各组分能量及其分配
根据毛竹林各组分干重和能量的测定结果,并利
用表 2中的生物量模型, 对所收集的 40块毛竹林标准
地进行能量计算,结果列于表 3. 从表 3 可知, 40块样
地各组分平均能量计算结果为秆 42322 ! 108kJ∀
hm
- 2
,枝叶为 09230 ! 108kJ ∀ hm- 2, 地下部分为
17643 ! 108kJ∀hm- 2,各部分所占林分总能量的比例
依次为 6132%、1311%和 2557%,其中秆组分在整
个毛竹林分中占绝对优势.
4 讨 论
通过对 40块毛竹林样地能量分配规律的研究表
明,在毛竹林生态系统中, 秆、枝叶和地下部分的平均
能量分别为 42322 ! 108、09230 ! 108 和 17643 !
108kJ∀hm- 2,各部分能量的大小顺序为秆> 地下部分
> 枝叶,其中秆能量在毛竹林林分总能量所占比例最
大,为 6132%,而枝叶与地下部分能量所占比例分别
为 311%和 2557% .
由于凋落物受人为活动及经营的影响大,在测定
时存在较大的偏差, 同时考虑到凋落物生物量在整个
毛竹林分中所占比重很小,因此在探讨毛竹林生态系
统能量分配规律时, 不考虑凋落物组分.
毛竹林生态系统中随着时间的变化, 以及生长发育
以及人类的生产活动、自然力作用等影响, 同一毛竹林
的不同部分能量在相互转化,使系统能流常处于不稳定
状态.毛竹林能量分配研究是实现毛竹林生态系统能量
结构状态预测和控制的基础,是使其达到理想状态,并
充分利用能量生态学指导毛竹林生长经营,从而为竹、
果、林并举的农业综合生产经营服务的重要措施.
参考文献
1 Hughes MK.1971. S easonal calorif ic values f rom a deciduous woodland
in England. Ecol , 52: 923~ 926
2 Li ZJ(李振基) , Lin P(林 鹏) . 1993. Studies on the energy dynamic
of Phyllostachys p ubescens commun ity. J Xiamen Univ ( Natu ral Sci
ence ) (厦门大学学报(自然科学版) ) , 32( 2) : 236~ 240( in Chinese)
3 Li ZJ(李振基) , Qiu XZ(丘喜昭) , Lin P(林 鹏) . 1995. Coenologi
cal analysis on the Moso Bamboo Forest in Hexi of Nanjin, Fujian ,
China. J Xiamen Univ ( Natural S cience ) (厦门大学学报 (自然科学
版) ) , 34( 4) : 634~ 639( in Ch inese)
4 Lin GH (林光辉) , Lin P (林 鹏) . 1988. Studies on energy in tw o
mangrove communit ies, B ruguier a sexangula and K andel ia candel ,
in China. Acta Phytoecol G eobot Sin (植物生态学与地植物学学报 ) ,
12( 1) : 31~ 39( in Chinese)
5 Lin P(林 鹏) , Hu HY(胡宏友) , Wang WJ (王文金) . 1995. The
biomass and energy of A v icennia marina community in Tongyu of Xi
am en, Fujian. J X iamen Univ ( Natural Sci ence) (厦门大学学报( 自
然科学版) ) , 34( 2) : 282~ 286( in Chinese)
6 Lin P( 林 鹏) , Shao C (邵 成) . 1995. Th e study on energy flow
through l it t er in the subt ropical rain forest in Hex i, Fujian Province. J
Xiamen Univ ( Natural S cience ) (厦门大学学报 (自然科学版) ) , 34
( 6) : 987~ 991( in Chinese)
7 Peng PH(彭培好) , Wang JX( 王金锡) , Hu ZY(胡振宇) et al .
1998. Study on the ecosystem energy characterist ic of A lder and Cy
p ress plantat ion mix ed forest. Chin J Appl Ecol (应用生态学报) , 9
( 2) : 113~ 118( in Chinese)
8 Yang FT(杨福囤) , Wang Q- J(王启基) , S hi SH(史顺海) . 1987.
T he allocat ion of the biomass and energy in K obresia humil is , Haibei
dist rict, Qinghai province. A cta Phytoecol Geobot Sin (植物生态学与
地植物学丛刊) , 11( 2) : 106~ 112( in Chinese)
9 Yin Y(尹 毅) , Lin P(林 鹏) . 1993. Study on the energy of Rhi
z ophora stylosa mangrove forest in Guangx i, China. J X iamen Univ
( Natural Science) (厦门大学学报( 自然科学版) ) , 32( 1 ) : 100~ 103
( in Chinese)
10 Zheng YS(郑郁善) , Liang HS(梁鸿 ) , Chen XY(陈希英) et al .
1997. Study on models for biomass of Phyllostachys makinoi . J F u
j ian Col l For (福建林学院学报) , 17( 1) : 52~ 56( in Chinese)
11 Zheng YS(郑郁善) , Li JG(李建光) , Xu FL(徐凤兰) e t al . 1997.
Study on the biomass and st ructure of mixed forest of Cunning hamia
lanceolata and Phyl lostachys p ubescens. J Fuj ian Coll For (福建林学
院学报) , 17( 3) : 227~ 230( in Chinese)
12 Zheng YS ( 郑郁善) , Zhang WY ( 张炜银 ) . 1998. Study on the
biomass models of Dendrocalamopsis oldhami . J Bamboo Res (竹子研
究汇刊) , 16( 4) : 43~ 46( in Ch inese)
13 Zu YG ( 祖元刚 ) . 1990. An Int roduct ion to Energy Ecology.
Changchun: Jilin Science and T echnology Press. ( in Chinese)
14 Zu YG(祖元刚) , Zhu TC(祝廷成) . 1987. T he stabilit y analysis and
energy f low through L eymus chinensi s populat ion. Acta Bot Sin (植物
学报) , 29( 1) : 95~ 103( in Ch inese)
作者简介 蓝 斌,男, 1963 年 7 月出生 ,畲族, 1984 年 7 月毕
业于华东师范大学,学士学位, 副教授, 主要从事植物种群生态
学、生物多样性及其保护等领域的研究工作.发表学术论文 16
篇. Email: fjfclb@ public. npptt. fj. cn
1952 期 蓝 斌等:闽北毛竹林生态系统能量分配规律的研究