全 文 ：第巧 卷第 3 期
1 9 9 1年 9月
南 端可 林 业 人 学 学 报
J o u r n a l o f N a n jni g F o r e s t ry U n iv e r s i ty
V o l
.
1 5
Se Pt
.
N o 3
1 9 9 1
木荚红豆树人工林生态系统生产力和
林木生长规律的研究
邸道生 廖涵 宗 ’ 张春能 陈作智
(福建林学院茶口 教学林场 )
摘 要 本文用分层切割法浏定 了样木地上部分各器官生物量 , 用壕沟法浏定地下部
分根 系生物量 , 用 “ 相对变比生长 ”模型枯得 2 年生木芙红 豆树的林分生抽童 。 结果表
明 : 2 2年生林分生物量为 1 65 . 1 65 t / ha ,其 中乔木层为 1 6 1 . 5 l7 t / ha ; 平均净生产量为
8
.
9 3 3 t / (恤 · a ) (乔木层 7 . 3 4 4 t / (h a · a ) ) ,乔木层 中树干 ( 包括树皮 ) 、 枝 、 叶和根 系
的生物量分另.1为 8 3 . 5 7 2 、 4 0 . 0 3 9 、 15 . 5 2 6 和 2 4 . 4 7 4 t / h a 。 用 L o g is t ie 生长方程拟合各
解析木数据表明 : 胸径 、 树 高和材积速生期分别 出现 在 9一 12 , 9 ~ 14 和 15 一 17 年生
左右 。 该林分尚属生长旺盛期 。
关键词 木芙红豆树 ;生物量 ; 生态 系统生产力
中图分类号 5 7 18 . 5 5
木荚红豆树 以万 ”以初 劣泌另卯那 )是南亚热带珍稀的用材树种 ,垂直分布于海拔 8 0 m 以下的
低山丘陵地带 ,常与木荷 (& 无幼叨 枷尹, 加 ) 、 拷树 ( 〔饭勿刀。 娜初 加卯邵 2 )和酸枣 (〔祝脚。 ,脚以必夕 ax 做” l司
等阔叶树混生 ,人工驯化栽培尚未见报道 。 萃 口教学林场于 60 年代开始成片营造 ,现 已成材
在望 。 1 9 8 8 年对林分基础进行调查 ,现将其生态系统生产力及林木生长规律作一报道 。
1 样地概况
调查小班位于本场小湖工区 ( 2 6 0 1 6 , N , 1 1 7 0 3 7 ` E ) ,面积 2 . 1 h a ,海拔 2 0 0 m ,坡 向 “ ,坡度
3 0
0 ,坡形微凹 , 属 I 类立地 , 土壤为红壤 ,主剖面 A 层 0一 16 c m , A B 层 16一 4 3 c m , B 层 4 3 ~
1 2 0 c m
,土壤呈酸性 , p H S . 0 。
该区属亚热带气侯区 ,年平均气温 19 . 4℃ ,年降雨量 1 5 86 . 4 m m ,常出现秋冬干旱 。 年蒸
发量 1 7 4 9 . 1 m m 。 冬季多雾 ,年均相对湿度 81 % ,无霜期 3 Od0 左右 。
该林分是 1 9 6 7 年在阔叶林采伐迹地上经人工垦穴栽植 1年生实生苗形成的 。 植距为 Z m
x Z m
, 栽植后前 3 年每年锄草两次 , 第 4 、 第 5 年每年 1 次 ,截止调查年 尚未疏伐 , 现存率为
5 3% ( 2 0 7 0 株 / h a ) ,林分胸径 一3 . 4 e m (最大 2 8 e m ) ,树 高 9 . s m (最高 x s . 6 m ) , 蓄积 量为
一6 2 . 5 m 3 /恤 ,林分郁闭度 0 . 9 。
收稿 日期 19 9 0一 1 1一 2 6 。
· 廖涵宗现在明溪县林委工作 。
9 19 1年 (总第49 期 ) 邸道生等 : 木英红豆树人工林生态系统生产力和林木生长规律的研究 61
林下植被种类稀少 ,主要有答竹 ( z成必勿勿” 璐 招路动沈璐 ) 、 狗脊 (” 议劝更脚加 声娜。 )及零星的 百
两金 (由己衍她 俪勿阴扭 )和淡竹叶 (肠笋加耐爪纵m 尹故坛必 )等 , 总盖度 10 % 。
2 研究方法
2
.
1 生物量实测
在小班典型地段上设置 6 0 砰 标准地 , 按常规测树学方法每木调查 ,在胸径分布范围内
(6 一 24 。 m )按径级抽取 10 株标准木 。 用分层切割法测定标准木地上部分各器官生物量 ,用壕
沟法测定地下部分根系生物量 ( 10 株 ) ,并选用 I 、 1 、 皿和 W级木各一株进行 l m 区分段树干
解析 ,用容积密度法测定林木生产量 lj[ 。
2
.
2 生物量估测
采用 “ 相对变比生长 , ( v a r ia b l e a l一o m e t r i e r a te s ) 〔3〕 ( B u a r k , 一9 8 7 )模式拟合各实测器官生物
量 。 其模式为 :
歹一 a x ` e 己· ( 1 )
转换为以 e 为底的自然对数式 :
In 歹 = I n a + bl n x + e x ( 2 )
式中 : y 为器官生物量 ( kg) ; : 一 护 H (D 为胸径 ( c m ) , H 为树高 ( m ) ) ; 。 、 b 和 。 均为估测参数 。
根据 ( 2) 式 ,用最小二乘法原理 , 经电算得到估测各器官生物量的数学模式的参数值 (表
l )
。 根据表 1 的参数 , 套入 ( l) 式或 ( 2) 式 , 即可求算标准地内单株立木各器官的生物量 ,然后
分别求和 ,再换算出每公顷各器官生物量及总生物量 。
表 1 器官生物 t 和叶面积的“相对变比生长 ”模式的估测参数 `
T a bl e l 〔3 t im a ict p a r a m e tesr of va r妞 bl e al o me t r ie ar it o m o d】e f or e om P 0 n e n st hi o 叮n a s , a dn lae f ar ae
生物量组成 估测参数
a O C
. . . . . ~ , ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
a b C
相关系数
t
树干 (包括皮 )
叶面积
0
.
0 59 30
0
.
0 0 0 4 1
0
.
0 02 6 6
0
.
02 8 02
0
.
0 34 3 4
0
.
8 57 1
1
.
4 7 0 1
1
.
0 4 8 3
0
.
7 7 6 2
0
.
9 7 4 9
1
.
6 8 6 E
一 1 0
一 1
.
4 1 6 E
一
4
一 4
。
7 0 l E
一5
5
.
8 2 8 E
一
5
一 7
.
9 7 7 E
一
5
0
.
9 9 6 1
0
.
9 9 3 6
0
.
9 8 1 1
0
.
9 8 02
0
.
9 7 7 1
标准差
( k g )
1
.
0 9 9
1
.
17 9
1
.
2 5 4
1
.
2 3 9
1
.
2 4 0 ( m Z )
枝叶根
· 上述参数所配的自妾量均为 护.H
3 结果与分析
生物量 、 净初级生产力和叶面积指数是 自养生态系统的关键特征 , 也是能流物流的研究基
础 。
3
.
1 林分生物量及其分配
2 年生木荚红豆树林分生物量为 165 .
灌木层 0 . 4 4 2 t / h a , 占 0 . 2 7% ; 草本层 3 .
草本层为 2 年生 , 则林分年均净生产量为
.
1 1 5 t / h a
, 其中乔木层为 1 6 1 . 5 7 l t / h a , 占 9 7 .
1 0 2 t/ ha
, 占 1 . 8 8% 。 灌木层平均年龄为 5
8
.
9 8 3 t/ h( a
· a ) ; 其中乔木层净生产量为 .7
9 5 % ;
年生 ,
3 4 4
南 京 林 业 大 学 学 报 第 15卷 第 3期
t / ( h a
· a )
, 占 8 1 . 7 5% ;灌木层为 0 . 0 8 8 , 占 0 . 9 8% ;草本层为 1 . 5 5 l t / ( h a · a ) , 占 1 7 . 2 7% 。
调查年的林内凋落物干重为 8 . 16 0 t (/ ha · a) , 叶量占 90 % (不包括半分解物 ) , 约等于当年林
冠叶量的 5 4% ( 1 3 . 5 2 6 t / h a ) , 则估测得叶龄为 2 年 。
3
.
2 乔木层生物量及其分配
乔木层生物量以木荚红豆树为主 , 生物量 1 61 . 57 1 t / ha ,其中树干生物量为 83 . 53 2 t / ha ,占
乔木层的 5 1 . 7% ; 树枝 (含嫩枝 ) 为 4 0 . 0 3 9 t / h a , 占 2 4 . 7 5% ;根系为 2 4 . 4 7 4 t / h a , 占 15 . 1 5% ;叶
为 13 . 5 26 t / h a , 占8 . 37 % 。各器官生物量大小顺序为树干 (包括树皮 ) > 树枝> 根 > 叶 。
乔木层平均单木生物量为 7 . 65 4 k g( 最大 24 0 . 57 8 k g) ,其中树枝 、 根 、 叶及树干的生长物
量分别为 1 9 . 3 1 8 、 1 1 . 7 4 8 、 6 . 4 9 2和 4 0 . 0 9 6 k g ,其变动系数 C 值分别为 1 0 3 . 3 8 、 9 3 . 0 1 、 8 8 . 3 8和
79
.
24 %
, 而叶面积为 73 . 67 % 。说明树枝受到外界冲击影响最大 ,而叶最小 。这是因为同化器官
生成的同化物总是首先满足 自身需要 , 并增大同化器官的表面积 (本文为叶的投影面积 ) 。
木荚红豆树根系十分庞大 , 有粗大的水平骨骼根 , 明显的垂直根 ,但细根数量较少 。从 2 年
生优势木的根系测定结果 , 根 幅为 9 . s m x 4 . s m , 垂直根深度大于 1 . 3 m ,根 桩径 为 2 c3 m X
26 c m
。根系颓裸 区不明显 。根桩 、 水平骨骼根 、 垂直根和细须根重分别为 1 2 . 0 0 、 2 0 . 6 4 、 5 . 59 和
2
.
0 7 k g
,总根量为 4 0 . 3 k g , 占全树生物量 ( 2 4 0 . 6 k g ) 的 16 . 7 5% 。
3
.
3 叶面积指数及其分布
2 年生木荚红豆树林分叶面积指数为 8 . 64 1 ,其中 I 一 W 级木叶面积指数分别为 3 . 0 2 7 、
3
.
4 4 4
、
1
.
3 8 5和 0 . 4 5 0 ; 叶面积指数平均生产量分别为 1 . 2 7 1 、 1 . 0 7 4 、 0 . 9 3 3和 0 . 9 13 t / (h a · a ) ,显
然 I 级木叶面积指数对太阳能的聚积效率最高 , 其次为 l > l > W级木 ,这种趋势有利于大径
木的生长 。
典型立木树冠叶面积垂直分布均是冠顶分布少 , 树冠中 、 中下和下层逐渐增多 , 有明显的
叶 面积分布下偏现象 。 I 级木树冠下层 (从上往下 6一 s m ) 叶面积大于其他层 (0 一 6 m ) 的总
和 , 这种分布特点说明其生物学特性属 中性偏阴 。
3
.
4 叶的净同化率
木荚红豆树第 2 年生时 , 叶的净同化率大小与立木大小的关系存在线性相关 ,这于小湖楠
木人工林的结果颇为相似川 ,进入郁闭的同年纯林 ,优势度大的立木受光照条件优于其们等级
的立木 ,净同化率也大 ,加之绝对叶量大 ,所以总的净生产量也大 。 另一情况是 ,耐遮荫树种其
树冠中部 ,特别是下部树冠 叶枚数多 ,也有可能使叶的平均净同化率相应降低 , 所以优势木与
亚优势木的值又接近 (表 2 ) 。
表 2 不同样木实测的叶对树干的净同化率
T a b l e 2 N e t a s` i m U at l o n ar t e of lea v es in d让 f e r e n t s七 e of i n d iv id u ia 扮州留 f o r s et m
卿乓、 仁】】、 少 容积密度( k色/ m 3 )
树干材积
生长量
( m 3 /a )
0
.
0 0 04 6
0
.
0 0 38 9
0
.
0 07 3 8
0
.
0 07 5 5
0
.
0 19 5 9
年间生产量
( g / a )
叶面积
( m Z )
叶对树干
净同化率
g / ( m Z
·
a )
5 7 0
.
9 9 8
5 8 1
.
7 8 1
5 6 7
.
6 2 2
5 8 3
.
7 2 9
6 0 2
.
6 1 4
2 6 4
2 2 6 3
4 1 8 9
4 4 0 7
1 1 8 0 5
6
.
3 6 2
28
.
6 19
58
.
1 13
43
.
7 7 8
1 0 5
.
0 2 7
4 1
.
5 4
7 9
.
08
7 2
.
09
1 0 0
.
6 7
1 1 2
.
4 0
7ǎbC八l.5..604
J.11I
从表 2 可见 , 木荚红豆树叶对树干的净同化率与小湖人工楠木林 21[ 的相近 , 但由于木荚
19 91 年 (总第 49期 ) 邸道生等 : 木英红豆树人工林生态系统生产力和林木生长规律的研究 63
红豆树叶量较大 , 所以木英红豆树绝对生长速度比楠木来得大 。 若以相对生长原理来估测单
木的净同化率 , 则是 I 、 l 、 l 和 W 级木的净同化率分别为 2 38 . 8 、 16 9 . 7 、 1 43 . 4 和 6 7 . 8
g / ( m
Z ·
a)
。
I 级木的净同化率是 w 级木的 3 . 5 倍左右 。
3
.
5 木英红豆树的生长规律
林木生长是林分生长的基础和基本组成 , 对研究林分生长有重要意义 。
3
.
5
.
1 胸径生长 木荚红豆树进界年龄约 7 ~ 8 年生左右 , 进界后胸径生长逐渐加快 , 优势
木更为明显 。 据优势木树干解析测定 , 2 年生胸径去皮总生长为 20 . 4 5 c m ,年均胸径生长量为
0
.
9 c3 m
,连年生长量最大为 2 . 0 c8 m , 出现于第 12 年生 ,第 2 年生的仍有 0 . 6 I c m 。
用 L og ist ic 生长方程川描述胸径生长过程 , 起始端减 0 . 5 的标准差 , 终端加 0 . 5 的标准差 ,
则全过程拟合得十分紧密 (表 3 ) 。
表 3 不同类型立木胸径生长的 oL is ict 特征值
aT b l
e 3 C h a r a c妞 r is it e v a t u es of D B H gr o w th f o r d l f加 r en t t yl) ica l tr e cs
立木类型
K
1+ 仍 e 一 d `
相关系数 D一枷 起测胸
_
r
* 径年龄
k 矶 u ￡ l且
优 势 木
亚优势木
中 庸 木
被 压 木
2 0
.
5 5 6
1 5
.
3 3 3
1 3
.
6 2 2
9
.
37 6
2 0
.
07 3
7
.
19 8
1 4
.
35 5
9
`
1 2 9
0
.
3 1 4 3
0 2 7 5 9
0
.
3 5 2 5
0
.
3 2 6 1
0
.
9 9 9 1
0
.
9 9 5 7
0
.
9 9 7 5
0
.
9 9 7 3
)
.
;
:
.
;
” 一誉时 ` 值是描绘曲线的拐点 ,生物学的意义是速生期范围的中值点 ,常以其坐标点左
右外延一个标准差做为速生期年龄区间 。 因此该林分速生期中点的估测值约在 9一 12 年左右 。
K 值是胸径的最大值 ,木荚红豆树 自然寿命一般可达百年以上 ,说 明现有林分结构使胸径
生长受到抑制 ,不能达到 自然生长的钟形顶点 ,通过疏伐 , 可以使胸径速生期延长 , 突破理论的
上止点 。
3
.
5
.
2 树 高生长 测定的优势木 2 年生树高总生长为 12 . sm ,年均生长量为 0 . 57 m . 年间
生长量波动性在 0 . 2一 1 . 0之 间 ,在 2 、 3 、 4 年 及 18 、 19 年均出现最大年间生长量 1 . o m ` 因此
说明其初期生长亦较快 。 用 oL ig ist 。 生长方程描述 3 个等级立木的树高生长过程 , 优势木的速
生期在 14 年生左右 ;中庸木和被压木为 9 年生左右 (表 4 ) 。 中庸木和被压木的树高 2 年生已
接近 K 值 , 但优势木为 1 2 . s m , 与 16 . 3m ( K )的差约 4 m ,按调查年的生长量为 0 . 3m 推算 , 35
年生时树高 “ 封顶 ” 。
表 4 不同类型立木树高生长的 oL igs ict 特征值
aT 悦 e 4 L摊少 t i c e h a ar e et r is 吐c v a l u es o f 亡h e h ie hg t g r o w ht fo r d妞 f e er n t 宜y P ica l 打曰 ,
立木类型
K
1牛 产产护 创 相关系数
了
万 _ L打 一 ~ : : -盯艺
人 胡 a
优势木 ] 6 . 3 4 4 8 8 . 0 5 9 5 0 . 14 9 5
中庸木 1 1 . 2 5 7 6 10 . 6 7 7 3 0· 2 6 1 4
被压木 1 1 . 0 9 5 2 15 . 2 6 7 0 0 . 30 8 0
的 艺值
0
.
9 8 7 0
0
.
9 9 4 6
0
.
9 9 6 0
3
.
5
.
3 材积生长 2 年生优势木的材积 (去皮 ) 总生长为 0 . 18 7 8 9 m 3 ,年均生长量为
南 京 林 业 大 学 学 报 第巧卷 第 3期
0
.
0 0 5 8 4 m “ ,年间生长量最大为 0 . 0 1 7 8 6 m ” ,出现于第 18 年生 。 以 L og ist ic 生长方程描述不同
等级立木的材积速生期中点为 15 一 17 年生左右 (表 5 ) ,与实测基本吻合 。 如前所述 ,木荚红
豆 自然寿命逾百年 , 自然生境幸存者单株材积可达 1一 2 耐 , 因此现有林分立木的最大值 人
(0
.
2 1 9 9 6m 3 )
,仅是在现有林分结构框限之下的一个 “ 驻点 ” ,通过增加单木的营养空间 , 材积真
正的 “ K ” 极点才会显露出来 。
表 5 不同类型立木材积生长的 L o g i s ict 特征值
T a bl e S L雌如 t l c e h a ar e t e r is it e v ia u es of th e v o l u m gr o w th f or d i f f e r e n t 它y Pi ca l 打侧留
立木类型
K
1+ 爬 一以 相关
系数 F一夸时
_
的 t值
K 阴 口
优 势 木 0 . 2 19 9 6 2 5 4 . 3 2 1 0 . 32 2 0 0 . 9 9 8 6 17
亚优势木 0 . 1 06 6 2 1 1 8 . 9 4 4 0 . 2 95 6 0 . 9 9 7 4 16
中 庸 木 0 . 08 3 4 6 6 9 . 7 3 3 0 . 2 85 3 0 . 9 9 5 2 15
被 压 木 0 . 0 4 9 9 9 1 4 9 . 6 0 3 0 . 3 34 2 0 . 9 9 8 6 15
4 结论 与讨论
( 1) 木荚红豆树是较耐阴的树种 ,林分叶面积指数达 8 . 6 41 m “ / m Z 。
( 2) 2 2 年生林分生物量为 1 65 . 1 1 6 t / ha ,乔木层 、 灌木层和草本层分别为 161 . 5 7 1t / ha (占
9 7
.
9 5 % )
,
0
.
4 4 2 t / h a (占 0 ` 2 7% ) , 3 . 1 0 2 t / ha (占 1 . 8 8 % ) 。 林分净生产为 8 . 9 8 3 t / ( h a · a ) ,其
中乔木层 、 灌木层和草本层分别为 1 6 1 . 5 7 1 t / h a (占 9 7 . 9 5% ) 、 0 . 4 4 2 t / h a (占 0 . 2 7% ) 、 3 . 1 0 2
t / h a (占 1 . 8 5% ) 。 林分净生长为 8 . 9 8 3 t / (h a · a )其 中乔木层为 7 . 3 4 4 t / ( h a · a ) , 占 8 1 . 7 5% 。
乔木层中树干 (含树皮 ) 、 枝 、 叶和根系的生物量分别为 83 . 53 2 t / ha (占 51 . 70 写 ) , 40 . 03 9 t / ha
( 占 2 4 . 7 8% ) , 1 3 . 5 2 6 1 t / h a ( 占 8 . 3 7% )和 2 4 . 4 7 4 t / h a ( 占 15一 5% ) ,其生物量排序为树干 (包
括树皮 ) > 枝 > 根> 叶 。
(3 ) 4 株典型立木 ( I 、 l 、 l 和 w )的材积生长率 , 其 5 、 10 、 15 和 20 年生时分别为 8 3 . 5%
(土 4 . 9% ) 、 4 . 0% ( 士 1 0 . 4% ) 、 1 7 . 9% (士 . 4 . 3% )和 1 0 . 4% ( 土 0 . 7 % ) , 因此该林分仍属生产
性生态系统 ( rP od uc it v e e os ys et m ) , 尚有较大的生产潜力 , 改善其林分生产结构 ,该系统会特续
更长时间 ,就会有更大的生态效益 、 经济效益和社会效益 。
( 4) 木荚红豆根系十分发达 (占乔木层生物量 的 15 % ,根 /树干比值为 29 . 3% ) , 有 4 %
左右的生长量分配给水平骨骼根 。 单根粗大 ,数量少 ( 4一 6 根 ) , 呈疏散型分布 。 分布范围内 ,许
多空间没有细须根穿透 ,这就为密集型窄根幅根系的树种侵入创造了条件 。该树种是好的伴生
树种 。
致 谢 本文 由廖涵宗执笔 。 俞新妥教授给予指导 ,张 勇 、 胡芜和章静老师 、 林场陈德叶同志等
参加 了外业调查 , 哀宗宏参加内业计算 ,在此一并致谢 。
参 考 文 献
大偶真一等 ,森林计测学 ,北京 : 中国林业出版社 , 19 8 4 , 3 3 3一 3 5
1 9 9 1年 (总第4 9期 ) 邸道生等 : 木英红豆树人工林生态系统生产力和林木生长规律的研究 6 5
廖涵宗等 ,楠木人工林的生物量 , 福建林学院学报 , 19 88 , 8( 3) : 25 2~ 2 5 7
B u ar k
, G , A , e t a l , oC m P
O r i s i o n o f e o n s at n t a n d v ar j a b盆e a l l o m et r i e r a t es fo r es t jm a 亡j n g 即杯必绍 `八 川砚功滋奋占 b i o m as
, 肠 r . S e 亩.
19 8 7
,
3 3 ( 2 )
: 29 4 ~ 3 0 0
郑宗成等 ,实用预测方法 B A sl c 程序库 ,广州 : 中山大学出版社 . 19 8 5 · 4 4 ~ 56
A S T U D Y O N E C O S Y S T EM P R O D U C T IV I T Y A N D T R E E G R O 丫V IN G
R U L E S O F O R M O S I A X Y L O C A R P A P L A N T A T IO N S T A N D
从 及称劝叨夕 L 如心 了勿儿及州夕 Zha 刀夕 C版刀已ne `知儿 五刃 ;动 *
( T e a e h i n f F o r e s t F a r m o f F u j i a n F o r e s t r y C o l l e ge i
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(责任编辑 汪 成 )
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