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杉木毛红椿混交林生物量结构研究



全 文 :江西林业科技 2013年第 3期
杉木毛红椿混交林生物量结构研究
詹碧芳
(福建省三明市郊国有林场,福建三明 365000)
摘 要:本文对杉木毛红椿 8∶1混交林(A1)、间伐后调控为杉木毛红椿 4∶1混交林(A2)及其相对应的杉木纯林的生物
量结构进行研究。研究结果表明: 不同林分乔木层生物量 A1>B1,A2>B2。A2比 B2增加 17.6%,A1比 B1增加 3.2%,混交林具
有较高的生物量。平均木在各器官的分配比例不论是混交林,还是杉木纯林中杉木均表现为:干>叶>枝;混交林中毛红椿
表现为干>枝>叶。干生物量最高。14年生 A2林分中,毛红椿枝叶主要分布在 6、7层,其二层枝叶量占总枝叶量 66.3%,叶
量占了总叶量的 62.5%,而混交林中杉木枝叶主要分布在 3、4、5三层,其三层枝叶量占了总枝叶量 84.3%,叶量占了总叶
量的 83.9%。杉木毛红椿混交林冠层分布层次较明显,结构合理。A2中毛红椿平均木生物量与 A1比增加 7.3%;A2中杉木
平均木生物量分别比 A1、B1、B2中杉木增加 12.7%、18.7%和 12.1%。保留混交方式,并及时调控混交密度和比例有利于单
株生物量的积累。
关键词:杉木;毛红椿;混交林;生物量结构
分类号:S758 文献标识码:A 文章编号:1006-2505(2013)03-0001-04
杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国东部亚热带
地区不可多得且难以替代的用材树种,但其纯林,尤其
是多代连栽的杉木林,树种单一,林分结构简单,土壤
毒素积累,导致地力严重衰退 [1-6],有识之士提倡选择
落叶量大、易分解,具有改土培肥能力的阔叶树进行针
阔混交,改善林分结构,恢复地力,促进林分生产力提
高。毛红椿(Toona cilliata var. pubescens)是楝科红椿
的天然变种,在闽西北地区有天然零星分布,但资源较
少。其生长快、落叶量大、材质好,为珍贵的用材树种,
也是国家重点保护的濒危树种[7-13]。为了保护发展毛红
椿珍贵资源,同时选择杉木适宜的混交树种,我们进行
了杉木毛红椿混交造林试验,取得了成功。本文研究杉
木毛红椿混交林地上部分生物量及其分配(有关混交
林地下部分的研究将另文报道),目的为杉木毛红椿混
交林的丰产性提供理论依据,为制定合理的经营措施
探索实践经验。
1 试验地概况
试验地位于三明市郊国有林场富兴堡工区(117°
37 ′35″E,26°29 ′15″N) 12大班 3小班,气候属中亚热
带海洋性季风区,年均气温 19.4 ℃,年均降雨量
1 726.3 mm,相对湿度 79%。年均无霜期 306 d。土壤
为山地红壤,土层深厚肥沃,平均坡度约 20°。前茬树
种为杉木纯林,1999年下半年采伐,经炼山清杂,块状
整地,穴规格 60 cm×60 cm×40 cm,2000年春用杉木、
毛红椿 1年生苗同时造林,造林密度 2 500株/hm2,常
规管理。第 1~3 年锄草,第 4~5年劈草抚育。林地植被
以芒箕、苦竹为主。
2 试验方法
2006年在同一面坡,立地条件、经营管理措施相
似的杉木毛红椿 8∶1混交林及其杉木纯林的林分中,
按照随机区组试验设计,3重复,建立试验标准地,标
准地规格为 20 m×30 m。试验设 4个水平。即 A1,保存
原有杉木毛红椿 8∶1插花混交,不间伐(图 1),A2,在原
有杉木毛红椿 8∶1插花混交林中,间伐与毛红椿相邻
的 4株杉木,调整为杉木毛红椿 4∶1混交林(图 2),B1,
保留原有杉木林(图 3),B2,在原有密度的杉木纯林中
间伐与确定目标树(与 A2中毛红椿对应的杉木)相邻
的 4株杉木(图 4)。
○ ○ ○ ○ ○ ○
○ ※ ○ ○ ※ ○
○ ○ ○ ○ ○ ○
○ ○ ○ ○
※ ※
○ ○ ○ ○
收稿日期:2013-03-05
作者简介:詹碧芳,本科,林业工程师,主要从事营林、 政资源管理工作。E-mail:sjlczbfang@sina.com
图 1 A1处理(※代表毛红椿、○代表杉木,下同)
图 2 A2处理
1· ·
DOI:10.16259/j.cnki.36-1342/s.2013.03.013
○ ○ ○ ○ ○ ○
○ ○ ○ ○ ○ ○
○ ○ ○ ○ ○ ○
○ ○ ○ ○
○ ○
○ ○ ○ ○
在标准地内调查土壤、植被,每木测定胸径、树高
等测树因子。
2012年在各标准地内分别选择标准木,标准木以
平均胸径为准,标准木胸径与林分平均值误差在 5%
范围内,混交林杉木、毛红椿为相邻林木。用分层切割
法以 2 m为 1区分段,分别测定每一标准木的干、枝、
叶地上部分各器官鲜重。随机抽取部分样品,测定含水
量,由此计算各器官干物质量。
3 结果与分析
3.1 林分生长状况分析
14年生不同处理杉木毛红椿混交林及其纯林林
分生长状况见表 2。从表 1中可以看出不同处理杉木
的平均胸径从大到小依序为: A2>A1>B2>B1,A2与 A1比
平均胸径增加 3.1% 、B2与 B1比平均胸径增加 4.1%;
A2与 A1中毛红椿的平均胸径比,A2增加 10.9%。表明
无论是杉木还是毛红椿间伐都有利于胸径的生长。通
过比较可知: A2比 B2杉木平均胸径增加 5.5%,A1比
B1杉木平均胸径增加 6.6%,表明混交也可以促进杉木
生长。
通过表 1中杉木胸径比较可以看出:A2与 B1平均
胸径增加量和 A1与 B1平均增加量存在差异。A2与 B1
平均胸径增加量大于 A1与 B1平均增加量。表明混交
与间伐两种不同措施对胸径的影响存在着互作叠加效
应。
从表 1中可以看出:杉木平均树高 A2>A1>B2>B1,
毛红椿则表现为 A1略高于 A2,但增加幅度并不明显。
表明:无论是混交还是间伐经营措施对树高的影响低
于对平均胸径的影响。
总之,不同处理平均胸径、平均树高生长量存在差
异。表明混交和间伐措施对林分生长有积极作用。在林
业生产上既要营造混交林,而且必须适时调控经营密
度等,为林木良好生长提供适宜的生长环境。混交技术
和密度调控技术的积极作用,与林分生物量结构的改
善有密切相关。
3.2 乔木层地上部分生物量及其组成
乔木层是用材林经济产量的主体。表 2是不同处
理林分乔木层生物量及其组成测定结果。从表 2中已
知:4种林分中乔木层生物量依次为 A1>B1>A2>B2,以
A1最大,为 124.41 t/hm2,分别是 A2、B1和 B2的 1.65
倍、1.03倍和 1.94倍,A1、B1生物量较大显然是由于单
位株数较多的缘故。
同密度不同林分生物量相比:A2 比 B2 增加
17.6%,A1比 B1增加 3.2%,表明混交林具有较高的生
物量。
从表 2中还可以看出:A1、A2 乔木层生物量中杉
木、毛红椿所占的比例不同。A1中杉木地上部分生物
量占 86.3%,毛红椿所占比例为 13.7%,A2中杉木地上
部分生物量占 76.9%,毛红椿所占比例为 23.1%表明
间伐后毛红椿生物量,尤其叶生物量比例增大。这种量
的变化,可能带来林分结构和林地土壤肥力的改善。因
为杉木落叶量较少,含脂量和酸性物质较高,分解比较
困难,在 A0层积累,形成酸性的粗腐殖质,引起地力衰
退。毛红椿生物量比例增大,落叶量中所占比例亦大,
有利于土壤微生物活动,腐殖质化和腐殖质分解快,对
加速土壤营养循环,提高地力无疑是由积极作用的。姚
茂和等人研究认为林下植被的存在,能够加速杉木凋
落物的分解。在杉木凋落物中加入 30%的林下植被凋
落物,其分解速度可提高一倍[11]。
3.3 平均木生物量及其分配
3.3.1 平均木地上部分生物量比较。从表 3中可知,4
种不同林分中,不论毛红椿还是杉木均以 A2林分中毛
图 3 B1处理
图 4 B2处理
林分
类型
树种
现 有株
数/ 株/hm2
平 均胸
径/ cm
平 均树
高/ m
枝下高
/ m
冠幅
/ m
A1
杉木 2115 13.0 12.3 4.3 2.46
毛红椿 272 13.7 15.2 9.2 4.21
A2
杉木 1060 13.4 12.5 4.0 2.64
毛红椿 270 15.2 15.1 8.7 4.36
杉木 2360 12.2 11.9 4.8 2.31
杉木 1315 12.7 12.2 4.5 2.47
B1
B2
表1 不同处理林分生长状况(14年生)
注:均为3块标准地的平均值
林分
类型
杉木 毛红椿 合计
干 枝 叶 干 枝 叶 干 枝 叶 小计
A1 74.73 12.33 15.83 11.61 2.62 2.14 86.34 19.34 18.73 124.4
A2 42.16 7.09 8.88 12.35 2.93 2.16 54.52 10.02 11.04 75.6
B1 89.16 14.19 17.33 89.16 14.19 17.33 120.6
B2 45.55 8.28 10.43 45.55 8.28 10.43 64.3
表2 不同林分乔木层地上部分生物量及其组成/t/hm2
2· ·
红椿、杉木最高。A2中毛红椿平均木生物量 64.585 kg/
株,与 A1中毛红椿平均木生物量 60.189 kg/株比增加
7.3%;A2中杉木平均木生物量 54.783 kg/株,分别比
A1、B1、B2中杉木增加 12.7%、18.7%和 12.1%,表明 A2
处理有利于平均木生物量积累,说明保留混交方式,并
及时调控混交密度和比例有利于单株生物量的积累。
3.3.2 平均木地上部分生物量的分配。从表 3中还可
知;平均木在各器官的分配比例不论是混交林,还是杉
木纯林中杉木均表现为:干>叶>枝;混交林中毛红椿
表现为干>枝>叶,但不同林分中杉木树干分配比例存
在差异。A2中杉木树干分配比例为 72.6%,A1中杉木
树干的分配比例为 72.7%,A2、A1干材生物量的分配比
例相差较小,与 B1、B2比干材生物量增加 1%~2%,表
明混交有利于杉木树干生物量的积累。
林分类型 树种
干 枝 叶 小计
生物量 比例/ % 生物量 比例/ % 生物量 比例/ % 生物量 比例/ %
A1
杉木 35.331 72.7 5.830 12.0 7.484 15.4 48.599 100
毛红椿 42.681 70.9 9.646 16.0 7.862 13.1 60.189 100
A2
杉木 39.772 72.6 6.684 12.2 8.382 15.3 54.783 100
毛红椿 45.726 70.8 10.853 16.8 8.006 12.4 64.585 100
B1 杉木 32.778 71.0 6.014 13.0 7.342 15.9 46.134 100
B2 杉木 34.638 70.9 6.294 12.9 7.935 16.2 48.867 100
表3 不同林分平均木地上部分生物量及其分配/kg/株
从表 3 中还可以看出 A2中杉木叶生物量 8.382
kg/株,比 A1 7.484 kg/株增加 12.0%,A2中毛红椿叶生
物量 8.006 kg/株,比 A1 7.862 kg/株增加 1.8%,B2叶生
物量 7.935 kg/株,比 B1 7.342 kg/株增加 8.3%,表明调
控经营密度有利于平均木叶生物量积累,说明随着林
龄的增大原有生长空间比较拥挤,抑制了树冠的生长,
需要及时间伐为保留木枝叶生长提供生长空间。A2杉
木叶生物量 8.382 kg/株,比 B2 7.935 kg/株增加 5.6%,
A1杉木叶生物量 7.484 kg/株,比 B1 7.342 kg/株增加
1.9%,则表明混交有利于杉木平均木叶生物量积累,
这与杉木与毛红椿两树种间生长速度不同,形成了树
冠分布的位置差,扩大了生长空间,而杉木纯林同树种
间树冠分布在同一层,在密度相同时生长空间相对拥
挤。叶是林木生产有机物的加工场,一般认为,叶生物
量的提高,能够充分利用太阳能,生产更多的经济产
量。毛红椿叶生物量虽然比杉木少,但每年叶子凋落较
多。凋落物归还是营养物质生物循环的主要途经之一,
说明在杉木林中混交毛红椿营养物质的生物循环较
快。这在维持地力,促进林木生长上有重要而积极的作
用。
3.3.3 平均木地上部分空间分布。林冠的呈层合理分
布,能够充分利用光能,促进林分高产。从林分平均木
生物量的空间分布上分析,14年生 A2林分中,毛红椿
枝叶主要分布在 6、7层(表 4、表 5)。其二层枝叶量占
总枝叶量 66.3%(表 4)。 叶量占了总叶量的 62.5%,而
混交林中杉木枝叶主要分布在 3、4、5三层,其三层枝
叶量占了总枝叶量 84.3%,叶量占了总叶量的 83.9%。
A1林分中,毛红椿枝叶也主要分布在 6、7层。其二层
枝叶量占总枝叶量的 68.4%,叶量占了总叶量的
66.1%,而混交林中杉木枝叶主要分布在 3、4、5三层,
其三层枝叶量占了总枝叶量 82.7%,叶量占了总叶量
的 82.9%。由此可见,杉木毛红椿混交林冠层分布层次
较明显,喜光的毛红椿居林分上层,光照充足。杉木处
于亚林层,在毛红椿上方和侧方庇荫下幼林时稍耐荫
的杉木生长良好。但从垂直层次分析,枝叶生物量似有
交叉、重叠,而从水平分布分析两种处理枝叶交叉重叠
程度有较大差异。A2林分经过间伐后加大了两树种的
水平距离,A2 比 A1水平距离增大了 0.83 m, 且毛红椿
和杉木树形呈塔形,下宽上窄。根据平均木测定毛红椿
最大冠幅(4.36 m)高度处相对应的杉木冠幅仅为 0.98
m,A2两树种间最大冠幅 2.67 m<2.83 m 枝叶尚未交
接,但有重叠,林内透光较好 ,处于亚林层的杉木生长
较好。A1没有间伐,两树种水平距离较短(2 m),毛红
椿最大冠幅(4.21 m)高度处相对应的杉木冠幅仅为
0.95 m,A2两树种间最大冠幅 2.58 m>2 m 枝叶已经
交接,两树种在毛红椿与杉木交界处出现了交叉重叠,
这对林分的协调性和稳定性都有消极影响。虽然杉木
早期稍耐阴,但随着树龄增长,杉木对光照要求加大,
林内的光照强度在一定程度上限制了杉木生长。为了
争夺阳光杉木向上生长,必然抑制胸径生长,且加剧了
种间竞争,林分稳定程度降低。因此杉木毛红椿混交林
在 8年生左右进行间伐是必要的。
3· ·
层次/ m
杉木 毛红椿
干 枝 叶 干 枝 叶
0~2
2~4
4~6
6~8
8~10
10~12
12~14
>14
10.38
8.46
6.56
4.66
3.09
2.19
1.12
2.08
1.61
1.02
1.83
2.69
1.68
1.28
10.88
10.07
7.77
5.76
3.29
2.65
1.41
0.85
1.60
3.65
3.14
1.25
1.40
2.87
2.92
1.57
表4 A1混交林中杉木毛红椿地上生物量的垂直分布
层次/ m
杉木 毛红椿
干 枝 叶 干 枝 叶
0~2
2~4
4~6
6~8
8~10
10~12
12~14
>14
11.64
9.59
7.48
4.77
3.55
2.27
1.57
2.33
1.76
1.02
2.15
2.92
1.97
1.35
11.75
11.11
8.73
5.99
3.75
2.33
1.23
0.82
1.87
3.99
3.52
1.48
1.46
3.02
1.99
1.55
表5 A2混交林中杉木毛红椿地上生物量的垂直分布
(下转第 20 页)
B1、B2处理枝叶分布处于同一林层,从表 2枝下高
可以看出:与同密度混交林比杉木枝叶分布层上升了
0.5 m,B1枝叶分布层更高,枝下高达到 4.8 m,超过全
高的 1/3。枝叶交叉重叠程度显著高于相同密度混交
林。表明枝叶层被抬高,说明 B1处理杉木纯林已经高
度郁闭,自然整枝剧烈。枝叶层一旦上升就难于恢复。
为此,一方面在营林上应该选择生物学特性不同的树
种搭配混交,以期营造层次明显的林分,提高林分生产
力;另一方面应根据树木的不同生长阶段及时调整林
分密度,实现在水平层面的合理镶嵌,充分利用光照、
水分和养分。
4 小结
1)杉木毛红椿混交林生物量较高。研究结果表明:
不同林分乔木层生物量 A1>B1,A2>B2。A2比 B2增加
17.6%,A1比 B1增加 3.2%,混交林具有较高的生物量。
2)杉木毛红椿混交林生物量分布层次明显,结构
比较合理。研究结果表明:平均木在各器官的分配比例
不论是混交林,还是杉木纯林中杉木均表现为:干>
叶>枝;混交林中毛红椿表现为干>枝>叶。A2、A1中杉
木树干分配比例与 B1、B2比干材生物量增加 1%~2%,
混交有利于杉木树干生物量的积累。14年生 A2林分
中,毛红椿枝叶主要分布在 6、7层,其二层枝叶量占总
枝叶量 66.3%,叶量占了总叶量的 62.5%,而混交林中
杉木枝叶主要分布在 3、4、5三层,其三层枝叶量占了
总枝叶量 84.3%,叶量占了总叶量的 83.9%。杉木毛红
椿混交林冠层分布层次较明显,结构合理。
3)适时调控密度有利于平均木生物量的积累。研
究结果表明:A2中毛红椿平均木生物量与 A1比增加
7.3%;A2中杉木平均木生物量分别比 A1、B1、B2中杉
木增加 12.7%、18.7%和 12.1%。保留混交方式,并及时
调控混交密度和比例有利于单株生物量的积累。
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4· ·
Biomass Structure of Mixed Forests of Cunninghamia lanceolata and
Toona cilliata var. pubescens
ZHAN Bifang
(Shijiao State-owned Forest Farmof Sanming City, Sanming Fujian 365000, China)
Abstract: The biomass structures of mixed forests of Cunninghamia lanceolata and Toona cilliata var. pubescens at the
proportion of 8∶1 (A1) , after thinning regulation as mixed forests of C. lanceolata and T. cilliata var. pubescens at the proportion of 4∶1
(A2) and its corresponding pure plantation were studied. The results showed that: the different stands of tree biomass were A1>B1,
A2>B2, respectively. A2 was increased than B2 by 17.6%, A1 was increased than B1 by 3.2%, mixed forests have a high biomass.
The allocation proportion of C. lanceolata of average wood in various organs whether in the mixed forest, or pure fir forest
showed as stem> leaf> branch; in mixed forests T. cilliata var. pubescens showed as stem > branch> leaf. Stem biomass was the
maximum. In the 14-year-old A2 stands, the branches and leaves of T. cilliata var. pubescens were mainly distributed in 6th、
7th layer, the amount of foliage in the second layer accounted for 66.3% of the total amount of foliage, leaves accounted for
62.5% of the total leaves; but for C. lanceolata in the mixed forests were mainly distributed in 3rd、4th、5th layer, the amount of
foliage in the third layer accounted for 84.3% of the total amount of foliage, leaves accounted for 83.9% of the total leaves. The
canopy distribution level of mixed forests was more obvious, reasonable structure. Compared the average wood biomass of T.
cilliata var. pubescens in A2 with A1, was increased than A1 by 7.3%; the average wood biomass of C. lanceolata in A2 was
increased than A1、B1、B2 f by 12.7%, 18.7% and 12.1%, respectively. Retaining the mixed mode and timely regulating the mixed
density and proportion were conducive to the accumulation of plant biomass.
Key words: Cunninghamia lanceolata; Toona cilliata var. pubescens; mixed forest; biomass structure
(上接第 4页)
Transplanting Cultivation Experiment of Greening Seedlings of
Podocarpus macrophyllus
ZHANG Runsheng
(Ninghua Forestry Bureau, Ninghua Fujian 365400, China)
Abstract: The contradistinctive transplanting experiments were made on root bare-root seedlings of Podocarpus macrophyllus
with 4 kinds of treatments that yellow mud +1% calcium magnesium phosphate dipping root (A), 5 000 times liquid dipping root
treatment of yellow mud + rooting agent (B), yellow mud +1% calcium magnesium phosphate and rooting agent 5 000 times
liquid dipping root (C), not dipped in yellow mud (D). The results showed that: C treatment by the yellow mud +1% calcium
magnesium phosphate +NAA rooting agent, was conducive to the promotion of bare root seedlings root growth, the transplanting
survival rate was the highest, up to 98%, and the better effect using mixed. But the root without any measures of D treatment,
the survival rate is low, only 65.3%. Through analysis of variance and multiple comparisons: transplanting survival rate between
C treatment and the other 3 treatments reached extremely significant level of difference, transplanting survival rate between the
A treatment, B treatment and D treatment reached extremely significant level; the transplanting survival rate between the A
treatment and B treatment had no significant difference. The height and diameter growth order among the different treatments
from high to low were C>B>A>D. The seedling average heights of A, B, C treatment were increased 64.3%, 74.6% and 89.4%
than D treatment, respectively; and the growth of diameter were increased 73.5% , 67.6% and 79.4% than D treatment,
respectively. The root growth of C treatment was the best, big-root grew robust, with large lateral root; after transplanting 1 years
can produce more lateral roots with certain roughness, a high degree of development. Transplanting of P. macrophyllus was an
important link of cultivating green seedlings, transplanting treatment with yellow mud +1% calcium magnesium phosphate and
rooting agent (NAA) 5 000 times liquid dipping root was better.
Key words: Podocarpus macrophyllus; bare root seedling; transplanting technology
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