全 文 ：第 27卷　第 2期
2011年 3月
福建师范大学学报 (自然科学版 )
Journal of Fujian Normal Univ e rsity ( Na tural Science Edition)
Vo l. 27　 No. 2
Ma r. 2011
文章编号: 1000-5277( 2011) 02-00148-05
福建三明木荚红豆树人工林生长与生物量
苏素霞
(福建农林大学莘口教学林场 , 福建 三明　 365002)
　　摘要: 对福建三明莘口教学林场 33 a生木荚红豆树人工林的生物量、 生产力与生长过程进行研究 , 结果
表明: 初植密度为 2 500株· h m- 2 , 未经疏伐的 33 a生木荚红豆树人工林保存密度、 平均树高、 胸径和林分
蓄积量分别为 1 117株· hm- 2、 18. 37 m、 17. 15 cm和 229. 48 m3· hm- 2 ; 林分生物量和乔木层生物量则分
别达 241. 35 t· h m- 2和 231. 50 t· hm- 2 ,分别是临近的同龄杉木人工林的 99. 4%和 98. 5% , 说明木荚红豆树
的生物生产力与杉木接近 ,但由于木材基本密度较大 ,出材率低 , 木材蓄积量仅为杉木人工林的 46. 97% . 这
片木荚红豆树人工林的数量成熟年龄为 25 a , 降低经营密度可能会推迟木荚红豆树的数量成熟龄 .
关键词: 木荚红豆树 ; 人工林 ; 生物量 ; 生产力 ; 生长动态
中图分类号: S718. 5　　　文献标识码: A
　收稿日期: 2010-09-30
　基金项目: 福建省青年科技人才创新项目 ( 2001 J038) ; 福建省科学技术委员会重大基础研究项目 ( 2000F004) ; 高等学校骨干教师
计划资助项目
　通讯作者: 苏素霞 ( 1970-　 ) , 工程师 , 从事森林培育方面工作 . s sxh yf@ 163. com
Growth and Biomass of aOrmosia xylocarpa
Plantation in Sanming, Fujian
SU Su-xia
(X inkou Teaching Forest Farm of Fujian Agriculture and
Forestry University , Sanming 365002, China )
Abstract: Biomass, productiv ity and g row th dynamics of a 33-year-old Ormosia xylocarpa
plantation w ere studied in Sanming , Fujian. The resul ts show ed that current stem demsi ty ,
mean tree height , mean diameter at brea st height ( DBH) and stand vo lume w ere 1 117
stem· hm- 2 , 18. 37 m, 17. 15 cm and 229. 48 m3· hm- 2 , respectiv ely, for the 33-yea r-o ld,
non-thinned O. xylocarpa plantation wi th initial planting densi ty 2 500 stem· hm- 2 . The
stand biomass and tree layer biomass o f theO. xylocarpa planta tion w ere 241. 35 t· hm- 2and
231. 50 t· hm- 2 , respectively , and amounted to 99. 4% and 98. 5% , respectiv ely, o f those
fo r the neighboring Chinese fi r ( Cunninghamia lanceolata ) plantation wi th the same age.
This indicated that the biomass productiv ity o f the O. xylocarpa plantation were close to that
o f th e Chinese fi r, but stand volume w as only 46. 97% of the Chinese fi r caused by high w ood
basic densi ty and low vo lume yielding rate for the O. xylocarpa t rees. Vo lume quanti tativ e
maturity age of this O. xylocarpa plantation w as 25 yea r o ld. Low stem densi ty might pro-
long vo lume quanti ta tiv e maturity ag e of O. xylocarpa.
Key words: Ormosia xylocarpa; plantation; biomass; productivi ty; grow th dynamics
木 荚红豆树 (Ormosia xylocarpa Chun ex L. Chen ) 为 豆科 ( Fabaceae ) , 蝶形花 亚科
( Leguminosae) , 红豆树属 (Ormosia ) 树种 , 产于江西、 福建、 湖南、 广东、 海南、 广西、 贵州等地 ,
是我国南方珍贵的用材树种之一 . 木荚红豆树木材硬度大、 耐磨、 耐冲击 , 心材紫红色 , 径面和弦面
都具有细致的花纹 , 是高级的室内装饰、 家具和雕刻工艺用材 , 具有广泛的用途和较高的经济价值 [1 ] .
福建农林大学莘口教学林场于 1967年春营造了木荚红豆树、 格氏栲、 观光木、 杉木、 福建柏等多
个树种的人工试验林 . 福建农林大学莘口教学林场的邸道生等 ( 1991)曾对莘口教学林场 1967年春营
造的 22 a生木荚红豆树人工林的生长量、 生物量和生长规律进行了报道 [2 ] . 笔者所在的课题组从 1999
年起对上述试验林的的生产力、 养分循环及能量流动等方面进行了系统的研究 , 对木荚红豆树人工林
凋落物季节动态、 凋落物养分归还动态、 养分现存量、 细根生物量季节动态及分布、 人工林碳库及其
分配等进行过研究和报道 [3- 8 ] .
此外 ,国内其他研究者对木荚红豆树进行的研究内容主要有: 木荚红豆树木材物理力学性质 [1 ]、木
荚红豆生态学特性及育苗造林技术 [ 9]、 木荚红豆实生母树林营建技术 [10 ]等 . 目前 , 国内还未见对 30 a
生以上的木荚红豆树人工林生长规律的报道 . 本文针对 30 a生以上木荚红豆树生长规律资料缺乏的现
状 , 对福建农林大学莘口教学林场 33 a生木荚红豆树人工林进行生长量、 生物量调查 , 并通过树干解
析分析生长过程 , 揭示木荚红豆树人工林生长规律和生产潜力 , 为木荚红豆树人工林栽培技术的制定
提供科学依据 .
1　试验地概况
试验地位于三明市三元区南郊福建农林大学莘口教学林场小湖工区忠山路 ,地处 26°10′N, 117°27′
E, 海拔 240 m. 试验区属中亚热带季风性气候 , 年降雨量在 1 500～ 1 800 mm之间 , 年平均气温 19. 4
℃ , 年均蒸发量为 1 585. 0 mm , 年均相对湿度为 81% , 无霜期 300 d左右 . 土壤是由砂页岩发育而成
的山地红壤 , 土层厚度> 80 cm. 木荚红豆树人工林面积约 0. 4 hm2 , 林地前茬为格氏栲 (Castanopsis
kawakamii ) 天然林 , 1966年皆伐、 劈杂、 炼山 , 挖穴整地规格为 40 cm× 30 cm× 30 cm, 株行距 2 m
× 2 m (初植密度 2 500株· hm- 2 ) , 挖穴后回表土 , 1967年春用 1 a生木荚红豆树实生苗造林 , 种子
来源于尤溪县天然林 , 试验林种植于坡面上 , 坡向北偏西 20°, 坡度 27°. 造林后 1～ 4 a每 a全面锄草 2
次 , 造林后 5～ 8 a每 a全面劈草 2次 , 林分郁闭后未经过抚育间伐 .
33 a生时木荚红豆树人工林乔木层中有少量的南酸枣 (Choerospndias ax illaris ) 和木荷 ( Schima
superba ) . 林下植被种类少 , 灌木层中有箬竹 ( Indocalamus tessellatus )、 黄瑞木 ( Adinandra
m illet tii )、石栎 (Lithocarpus blume )、毛鳞省藤 (Calamus thysanolepis )等 ;草本层中有狗脊 (Woodwardia
japonica )、 淡竹叶 (Lophatherum gracile)、 玉叶金花 (Mussaenda pubens ) 等 .
2　研究方法
2. 1　乔木层生物量和生长量测定
1999年 1月在木荚红豆树人工林内随机布设 3块 20 m× 20 m的标准地 , 对标准地内进行每木检
尺 , 测定树高 , 各径阶选标准木 1～ 2株 , 用 Monsi分层切割法测定地上部分各器官的生物量 , 采用全
挖法测定粗根 (> 2 mm)生物量 , 采用土芯法测定细根 ( < 2 mm)生物量 , 并分别建立各器官生物量
与树高、胸径的相对生长方程 .利用全林调查的平均树高和平均胸径推算各林分乔木层生物量 . 在林内
选择平均标准木 3株 , 按 Monsi分层切割法 , 以 1. 0 m为区分段进行树干解析 ,分析木荚红豆树人工林
的生长过程 .
2. 2　地被物生物量测定
采用样方收获法 , 在各标准地上 , 按对角线分别设置 5个 1 m× 1 m的小样方 , 收集样方内的灌木
和草本 , 并同时收集凋落物 , 取样烘干测定含水率 , 换算为干物质质量 .
2. 3　林分生物量和生长量的补充调查
2004年 3月对 1999年1月设置的标准地进行补充调查 ,测定木荚红豆树人工林 38 a生时的郁闭度、
密度、 平均树高、 平均胸径和平均单株材积 .
2. 4　林分数量成熟年龄的测定
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人工林数量成熟龄是单位面积木材蓄积平均生长量最大的年龄 . 未经疏伐的木荚红豆树人工林的
密度因自然稀疏会随着年龄的增长而逐渐降低 , 密度随年龄的变化曲线一般是平滑的 ; 随着年龄的增
长 , 平均单株材积随着年龄的增长而逐渐增加 , 其平均单株材积随年龄的变化曲线同样是平滑 . 利用
木荚红豆树 22, 33, 38 a生时的保存密度和平均单株材积的调查数据 , 采用多项式插值算法计算出 22
～ 38 a之间木荚红豆树每 a的密度和平均单株材积 , 计算出蓄积平均生长量 (密度×平均单株材积 /年
龄 ) , 找出蓄积平均生长量最大值的年龄作为数量成熟龄 .
3　结果与分析
3. 1　林分生长量与生物量
人工林一定年龄时的树高、胸径、材积生长量和生物量等是衡量林木生产力的重要指标 .初植密度
为 2 500株· hm- 2 ,未经疏伐的 33 a生木荚红豆树人工林保存密度为 1 117株· hm- 2 ,林分郁闭度 0. 87,
平均胸径 17. 15 cm,平均树高 18. 37 m,蓄积量 229. 48 m3· hm- 2 ,年均蓄积增长量为 6. 95 m3·
hm- 2· a- 1 .与同年 ( 1967年春 )种植的临近的格氏栲 [ 11]、福建柏 [12- 13 ]、杉木 [12- 13 ]人工林生产力进行比
较 , 33 a生木荚红豆树人工林的木材蓄积量是 4个树种中最低的 ,仅为临近的同龄杉木人工林的
46. 97% (表 1) .
表 1　 33 a生木荚红豆树与相邻的其他树种同龄人工林蓄积量和生物量
项目 子项目 树种木荚红豆树 格氏栲 [11] 福建柏 [12- 13] 杉木 [12- 13]
木材蓄积量 /( m3· hm- 2 ) 带皮 229. 48 412. 43 20. 71 88. 62去皮 213. 55 375. 87 379. 60 425. 91
木材基本密度 /( g· cm- 3 ) 0. 510 0. 591 0. 376 0. 348
年均蓄积增长量 /( m3· hm- 2· a- 1 ) 带皮 6. 95 12. 50 12. 75 14. 81
干材生物量比例 /% 占乔木层 47. 08 53. 74 62. 47 62. 98
乔木层生物量 /( t· hm- 2 )
叶 5. 92 12. 62 4. 41 3. 84
枝 70. 62 72. 67 19. 86 8. 68
枯枝 10. 06 15. 77 7. 50 0. 13
干 109. 00 222. 02 142. 90 148. 10
皮 11. 42 18. 89 19. 63 27. 53
地上部分小计 207. 02 341. 97 194. 30 188. 28
根桩 12. 73 30. 57 18. 00 18. 07
根 (直径> 2 cm) 8. 50 26. 57 12. 29 24. 53
根 (直径 < 2 cm) 3. 25 14. 00 4. 18 4. 26
地下部分小计 24. 48 71. 14 34. 47 46. 86
乔木层小计 231. 50 413. 11 228. 77 235. 14
灌木层生物量 /( t· hm- 2 )
地上部分 4. 87 0. 52 1. 25 1. 34
根 3. 87 0. 26 0. 42 0. 66
灌木层小计 8. 74 0. 78 1. 67 2. 00
草本层生物量 /( t· hm- 2 )
茎叶 0. 31 0. 20 0. 56 0. 86
根 0. 80 0. 10 1. 24 1. 62
草本层小计 1. 11 0. 30 1. 80 2. 48
林分总生物量 /( t· hm- 2 ) 总计 241. 35 414. 19 232. 24 239. 62
　　木荚红豆树林分生物量为 241. 35 t· hm- 2 , 其中乔木层生物量为 231. 50 t· hm- 2 , 分别是临近的
同龄杉木人工林的 99. 4%和 98. 5% , 说明木荚红豆树的生物生产力与杉木接近 (表 1) . 由于木荚红豆
树木材基本密度 ( 0. 510 g· cm- 3 ) 较大 , 干材生物量占乔木层的比例低 ( 47. 08% ) , 出材率较低 , 是
其蓄积量较低的主要原因 .
3. 2　平均木生长过程
根据 33 a生木荚红豆树人工林平均木的树干解析 , 得到木荚红豆树人工林平均木各测树因子 (树
150 福 建 师 范 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 　　　　　　　　　　　 2011年　
高、 胸径、 单株去皮材积 ) 的生长过程 (图 1) .
图 1　 33 a生木荚红豆树林分平均木树高、 胸径和单株材积 (去皮 ) 生长过程
木荚红豆树平均木的生长过程曲线与邻近同龄杉木 [12 ]有所不同 . 相对于杉木来说 , 木荚红豆树树
高生长在早期较慢 ,连年生长量和平均生长量高峰期均出现在第 10年 ,比杉木晚 ,但高峰值比杉木小 ,
高峰期过后生长量呈逐渐下降趋势 , 但生长曲线比杉木平缓 ; 木荚红豆树胸径生长的规律与杉木有较
大差异 , 胸径生长早期较慢 , 其连年生长量和平均生长量的高峰期分别为 7, 8 a, 连年生长量高峰期比
杉木迟 3 a, 平均生长量的高峰期与杉木相同 , 峰值比杉木小 , 生长曲线比杉木平缓 ; 木荚红豆树单株
去皮材积连年生长量峰值出现在第 29年 , 比邻近同龄杉木的峰值出现的时间 ( 16 a) 晚 , 峰值较杉木
低 . 平均木材积平均生长量最大的年龄为平均木的数量成熟龄 (此时材积平均生长量曲线与连年生长
量曲线应相交 ) , 33 a生木荚红豆树平均木材积平均生长量最大值出现在调查时的 33 a, 平均生长量曲
线与连年生长量曲线未相交 , 说明平均木的数量成熟龄尚未到来 .
3. 3　人工林的数量成熟龄
当林木密度在生长过程中不变时 , 平均木的数量成熟龄与林分数量成熟龄相同 . 该木荚红豆树林
分未经疏伐 , 在林木生长到一定的年龄就会出现密度过大的情况 , 导致随年龄的增加出现自然稀疏
(被压木枯死 )现象 , 其林分密度不是固定不变的 , 而是随着年龄的增加林分密度逐渐降低 ; 平均木也
不是固定不变的 , 而是随着被压的小径级木的枯死转移到更大的径级中 , 此时林分数量成熟龄与平均
木的数量成熟龄不一致 ,会比平均木的数量成熟龄更早出现 , 根据林分蓄积平均生长量 22, 33, 38 a的
测定数据和专业知识判断应该在 22～ 38 a之间 .
为了确定木荚红豆树林分的数量成熟龄 , 采用多项式插值算法 , 分别利用 22, 33, 38 a生时的密
度和平均木单株材积测定数据 (表 2)计算出 22～ 38 a之间的密度和平均木单株材积 (图 2) .从图 2的数
据散点图可以看出 ,插值算法计算出的 22～ 38 a的密度和平均木单株材积数值构成的曲线平滑 ,符合生
物学规律 .根据计算出的密度和平均木单株材积进一步计算出总蓄积量、蓄积连年生长量和蓄积平均生
长量 (图 3) .从图 3可以看出 ,由于造林后从未疏伐 , 22 a生后木荚红豆树种内竞争激烈 ,已出现强烈的
自然稀疏 ,保存密度急剧下降 ,同时林分蓄积连年生长量也急剧下滑 ,至 30 a生时达最低值 , 30 a生以
后 ,由于保存密度的大幅度下降 ,种内竞争趋缓 ,林分蓄积连年生长量又开始逐年增加 .
图 2　采用插值算法计算的木荚红豆树林分
22～ 38 a生的密度和平均木单株材积
图 3　利用密度和平均木单株材积计算的木
荚红豆树林分 22～ 38 a生的蓄积量
151　第 2期　　　　　　　　　　　　苏素霞: 福建三明木荚红豆树人工林生长与生物量
　　木荚红豆树蓄积平均生长量曲线与连年生长量曲线在 25 a和 34～ 35 a处相交 , 其中 25 a时的蓄积
平均生长量达最大值 ( 7. 658 m3· hm- 2· a- 1 ) , 此时应为林分的数量成熟龄 .
表 2　木荚红豆树人工林在 22, 33, 38 a生时的生长量
年龄 / a 平均胸径 /
cm
平均树高 /
m
平均木单株材积 /
( m
3·株 - 1 )
密度 /
(株· hm- 2 ) 郁闭度
蓄积量 /
( m
3· hm- 2 )
平均木单株材
积生长量 /
( m
3·株 - 1· a- 1)
蓄积量平均
生长量 /
( m
3· hm- 2· a- 1)
22 13. 40 9. 80 0. 078 50 2 070 0. 90 162. 50 0. 003 568 7. 386
33 17. 15 18. 37 0. 205 44 1 117 0. 87 229. 48 0. 006 226 6. 954
38 18. 30 20. 48 0. 264 87 1 050 0. 85 278. 11 0. 006 970 7. 319
4　小结与讨论
33 a生木荚红豆树人工林平均树高、 平均胸径和林分蓄积量分别为 18. 37 m、 17. 15 cm和 229. 48
m
3· hm- 2; 木荚红豆树木材蓄积量低于临近的同龄格氏栲、 福建柏和杉木人工林 , 仅为杉木人工林的
46. 97% .
33 a生木荚红豆树林分生物量为 241. 35 t· hm- 2 , 其中乔木层生物量为 231. 50 t· hm- 2 , 分别是
临近的同龄杉木人工林的 99. 4%和 98. 5% , 木荚红豆树的生物生产力与杉木接近 . 由于木荚红豆树木
材基本密度 ( 0. 510 g· cm- 3 ) 较大 , 干材生物量占乔木层的比例低 ( 47. 08% ) , 出材率较低 , 是其蓄
积量较低的主要原因 .
33 a生木荚红豆树平均木胸径、 树高和材积的生长过程与杉木不同 , 早期生长较慢 , 生长曲线较
杉木平缓 .
33 a生木荚红豆树平均木的数量成熟龄尚未来临 ,而林分数量成熟龄为 25 a.降低经营密度可能会
推迟木荚红豆树的数量成熟龄 .
参加本项研究工作的还有杨玉盛、陈光水、何宗明、刘春华、郑燕明、蒋宗垲、陈辉、王巧珍等同志 ,谨此致谢 .
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(责任编辑: 余　望 )
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