全 文 ：福建林学院学报　 2003, 23 ( 4): 297～ 300
Jou rnal of Fu jian College of Fo res try
杉木观光木混交林生物产量结构特征
李 丽 红
(福建农林大学莘口教学林场 , 福建 三明 365002)
摘要: 通过对中亚热带杉木观光木混交林和杉木纯林产量分配结构特征的研究 , 结果表明 , 混交
林林分生物量是杉木纯林的 1. 29倍 ,乔木层生物量所占比例较纯林的高 ,而林下植被层所占的
比例则比纯林的低 . 混交林中杉木有效冠高与观光木有所交叉 , 但比观光木的高 . 混交林阳冠
厚度比纯林的厚 4 m ,阳冠的活枝和叶生物量所占比例比纯林的大 ,表明混交林乔木层具有更高
的光能利用率 . 混交林中杉木和纯林杉木的粗根垂直分布均呈单峰型 , 细根则分别呈梯形或单
峰型 ; 观光木粗根和细根则均呈双峰型 . 杉木和观光木粗根呈明显垂直镶嵌分布 , 而细根均在
表层土壤富集 , 而在较深层土壤分布具分层性 ; 与混交林杉木相比 , 纯林杉木粗根量最大层次
上移 , 而细根量最大层次则下移 .
关键词: 混交林 ; 生物量 ; 细根 ; 生物产量结构
中图分类号: S791. 270. 2　　　　文献标识码: A　　　　文章编号: 1001-389X( 2003) 04-0297-04
Biomass Allocation in Mixed Forest of
Cunninghamia lanceolata andTsoongiodendron odorum
LI Li-hong
(Xink ou Ex perim ental Fo res t Farm , Fujian Agricul ture and Forest ry University, Sanming 365002, China)
Abstract: The biomass and its alloca tion in mixed fo rest of Cunninghamia lanceolata and Tsoongiodendron odorum and pure
fo rest o f Cunninghamia lanceolata in mid-subtropic were studied. The stand biomass in mixed-fo rest is 1. 29 times of tha t
in pure fo rest, a nd the propo r tion o f stra tum layer in stand biomass of mix ed stand w ere higher , and that o f underg row th
w ere low er , than tha t of pure stand. In mixed fo rest, th e height o f f unctiona l crow n o f Cunninghamia lanceolata w as
high er than tha t o f Tsoongiodendron odorum , though they intercro ssed each other. Compared to pure fo rest , the functional
crow n o f mixed fo r est was 4 m thicker and the propo r tion o f live branches and leaves we re higher, which manifested tha t
mix ed fo rest had higher efficiency in utili zation o f radial energ y. In either mixed o r pure fo r est , th e vertica l distribution fo r
coa rse roo ts of Cunninghamia lanceolata show ed sing le apex , and the fine ro ots presented a t rapezium o r sing le-apex type;
fo r Tsoongiodendron odorum , the distribution o f coa rse and fine r oo ts both had tw o apices. In mixed-fo rest, coar se r oo ts o f
both Cunninghamia lanceolata and Tsoongiodendron odorum were encha sed each o th er, while bo th fine ro ots w er e
concentra ted a t surface soil and w ere iso la ted f rom each other at deep soil. Compa red to mixed fo r est, the lay er with
maximum coar se r oo ts w as higher , and tha t w ith max imum fine ro o ts w as lowe r, fo r Cunninghamia lanceolata in pure
fo rest.
Key words: mix ed for est; biomass; fine ro o ts; biomass allo cation
杉木人工纯林多代连栽地力衰退问题已引起人们的极大关注 , 而杉阔混交林则被认为是维持杉木人
工林长期生产力的较好途径之一 [1～ 3 ] . 福建农林大学莘口教学林场从 20世纪 60年代起 ,就已结合营林生
产开展了格氏栲、 木荚红豆树、 观光木、 建柏等珍贵树种的人工造林试验研究 , 本课题组对 1973年营造
的现已有 27年生的杉木观光木混交林的生产力、 养分循环、 能量流动及土壤肥力演变等进行了系统研
究 [4～ 10 ] , 为揭示杉观混交林的结构与功能提供帮助 .
1　试验地概况
试验地位于福建三明福建农林大学莘口教学林场小湖工区 (北纬 26°11′30″,东经 117°26′00″) ,属中亚
基金项目: 福建省教育厅科学基金资助项目 ( JB01164) .
作者简介: 李丽红 ( 1969-) , 女 , 福建莆田人 , 助理工程师 , 从事森林经营研究 .
收稿日期: 2003-02-27; 修回日期: 2003-04-18.
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 2003. 04. 003
热带季风型气候 , 年均气温 19. 1℃ , 年均降水量 1 749 mm, 年均蒸发量 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的红壤 . 1973年用实生苗造林 ,初植密度为 3 000株 /hm2 ,
混交林为行间混交 (杉木与观光木比例为 3∶ 1) . 杉木纯林现保留密度为 1 100株 /hm2 , 平均树高 ( H )和
平均胸径 (D )分别为 19. 2 m和 24. 0 cm, 郁闭度为 0. 80, 林下植被盖度 95% ; 混交林中杉木和观光木现
保留密度分别为 907和 450株 /hm2 (混交比例调整为 2∶ 1) ,其中杉木 H和 D分别为 22. 5 m和 24. 3 cm ,
观光木 H和 D分别为 18. 0 m和 17. 4 cm , 郁闭度为 0. 95, 林下植被盖度 80% .
2　研究方法
在杉木观光木混交林及杉木纯林各建立 3块 20 m× 20 m的标准地 , 以林分平均树高和胸径在每块
标准地内选择平均木 1～ 2株 (其中混交林 2株 ) , 共选择标准木 9株 , 按 Monsi分层切割法 , 以 1 m为区
分段 , 直接测定每株标准木的干、 皮、 枝、 叶鲜重 . 乔木层根系生物量测定由标准木全挖法 (测定>
0. 2 cm )和土芯法 (测定 < 0. 2 cm细根 )相配合 . 灌木层和草本层生物量采用样方收获法测定 [ 6, 11, 12 ] . 各
器官分别取样测定其含水量 , 据此换算为干物质重 .
3　结果与分析
3. 1　林分生物量垂直结构
图 1　林分生物量分配
Figu re 1　 Stand biomass allocation in mixed and pure forest
混交林的林分总生物量达 254. 906
t /hm2 ,是纯林的 1. 27倍 (图 1) ,而乔木
层生物量则为纯林的 1. 29倍 ,说明混交
林的生产力比纯林的高 . 混交林中乔木
层、 灌木层、 草本层分别达 251. 396、
2. 083、 1. 427 t /hm2 ,而杉木纯林则分别
为 195. 485、 2. 37和 2. 75 t /hm2 ,说明乔
木层是林分的主体 (图 1) . 纯林林下植
被层生物量是混交林的 1. 46倍 ,这与纯
林的林分密度比混交林每公顷小 257株 , 林分郁闭度比混交林小 0. 15, 林分透光度较好 , 从而产生 “光
反应腔效应” , 有利于林下植被发育有关 [13 ] .
3. 2　乔木层地上部分生物量垂直结构
图 2　乔木层地上部分生物量垂直结构
Figu re 2　V er tical dis t ribution of biomass of t ree layer ab oveground
从图 2可以看出 ,混交林
中杉木和观光木地上部分垂
直分布均呈金字塔形 . 混交
林中杉木的第 1活枝高出现
在 14～ 15m处 ,有效冠高 (即
枝叶的生物量最大的层次 )出
现在 17～ 18 m ,阳冠 (有效冠
高以上 )厚度为 4 m ( 17～
21 m ) , 是混交林中杉木光合
作用的主要层次 ,其活枝占活
枝总量的 60. 9% , 而叶占总
叶量的 69. 9% . 而混交林中
观光木第 1活枝出现在 11～
12 m ,有效冠高出现在 14～
15 m ,阳冠厚度 4 m ( 14～ 18 m) , 其活枝占活枝总量的 51. 5% , 而叶却占总叶量的 74. 9% . 观光木的第 1
枯枝高出现在 8～ 9 m, 而杉木的则在 9～ 10 m出现 ; 杉木的枯枝主要分布在 13～ 16 m之间 , 而观光木
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的则在 12～ 14 m之间 ,说明混交林中杉木的自然整枝高度比观光木的高 . 以上分析可以看出 ,在混交林
中观光木的阳冠 ( 14～ 18 m )明显低于杉木阳冠 ( 17～ 21 m) ,杉木观光木的光合作用层除了在 17～ 18 m处
交叉外 , 有明显的垂直分异 .
杉木纯林乔木层结构单一 , 第 1活枝高在 9～ 10 m , 有效冠高 17 m以上 , 阳冠的厚度 ( 17～ 20 m )不
足 3 m, 远较混交林的 7 m( 14～ 21 m )薄 . 纯林杉木第 1枯枝高出现在 4～ 5 m, 在 4～ 14 m各层次均有
枯枝分布 , 说明纯林杉木的自然整枝高度较混交林中杉木的低 . 混交林中乔木层阳冠叶生物量为
4. 704 t /hm
2 ,是纯林的 2. 21倍 , 叶面积指数达 8. 95, 而纯林的仅为 5. 76.
因此 , 与杉木纯林相比 , 杉木观光木组成的混交林光能利用率和净同化效率有明显提高 , 从而有利
于光合产物的积累 .
3. 3　乔木层根系产量结构
3. 3. 1　乔木层粗根垂直分布　混交林杉木粗根呈单峰型分布 , 在 0～ 10 cm的粗根量很少 , 但随着深度
的加大 , 粗根量缓慢增多 , 至 40～ 60 cm时粗根量达到最大 , 占总量的 46. 0% , 随后又逐渐减少 , 粗根
主要分布在 40～ 80 cm土层中 ,占粗根总量的 84. 98% (图 3) . 混交林中观光木的粗根呈双峰型分布 , 0～
5 cm表层观光木的粗根量即达第 1次高峰 , 占总粗根量的 26. 9% , 说明观光木粗根有 “浮” 在表层土壤
的趋势 ; 但 5～ 80 cm土层中粗根量均维持较低水平 ; 至 80～ 100 cm土层 , 粗根量又明显升高 , 并达另
一峰值 , 占粗根总量的 30. 8% . 因此 ,混交林中杉木和观光木粗根分布在不同土壤中 ,似乎呈相斥趋势 .
从图 3还可以看出 ,混交林林分粗根主要分布于> 40 cm土层 ,占总量的 82. 39% . 纯林杉木 0～ 10 cm表
土层的粗根量亦很少 ,但随着深度加大 , 粗根量迅速增多 , 至 20～ 30 cm处达到最大 , 占总量的 31. 8% ;
随后 , 粗根量逐渐减少 (图 3) . 与纯林杉木相比 , 混交林中杉木的粗根量最大分布层次下移了 20 cm. 由
于杉木与观光木粗根的垂直分布差异 , 充分利用土壤空间 , 使混交林粗根量有明显增加 , 混交林粗根总
量是纯林的 1. 3倍 .
图 3　乔木层粗根垂直分布 /t· hm- 2
Figu re 3　V er tical dis t ribution of coarse root s of t ree layer below g rou nd
图 4　乔木层细根垂直结构
Figure 4　 Vertical di st ribu tion of fine root s of t ree layer
3. 3. 2　乔木层细根的垂直分布　混交林中杉木细根
从表层至底层呈梯形分布 , 0～ 10 cm土层细根数量最
高 ,占 22% ,随着深度的增加 ,细根量逐渐减小 , > 80cm
土层细根量仅占总量的 5. 4% . 混交林中杉木细根
多集中在0～ 40 cm , 占其总量的 72. 3% (图 4) . 从图 4
可见 , 混交林中观光木细根的垂直分布呈双峰型 , 0～
10 cm的细根量占总量的 56. 0% ,随着深度的加大 ,细
根量迅速减小 , 30～ 40 cm土层细根量最小 , 随后又有
所上升 , 60～ 80 cm土层中观光木细根又出现较大值 ,
后呈下降趋势 (图 4) . 由此可见 , 杉木和观光木细根都
主要分布在 0～ 20 cm表土层中 , 其中观光木的细根尤
为明显 , 这可能是由于混交林表层土壤的养分积累较
299第 4期　　　　　　　　　　　　　　李丽红: 杉木观光木混交林生物产量结构特征
多 , 则杉木和观光木细根均具有明显的趋肥性 . 但随着土层加深土壤养分含量相对减少 , 观光木的细根
量迅速减小 , 尔后则又有所上升 . 这说明混交林中观光木细根在与杉木细根竞争性吸收养分过程中处于
相对弱势 , 因此杉观混交林中观光木地上部分有明显被压现象 , 细根特别是 20～ 40 cm土层细根亦存在
此现象 . 但即使如此 , 混交林生产力还是比杉木纯林的高 , 这与混交林林分结构、 树种生物学特性及立
地条件等有关 .
从图 4还可见 , 纯林杉木细根垂直分布呈单峰型 , 在 10～ 20 cm处达到最大 , 占其细根总量的
19. 8% , 随着土层深度加大 , 细根量逐渐减少 , 但纯林在 30 cm以下土层中细根数量均比混交林中杉木
细根数量更高或持平 , 纯林中杉木细根在各土层中分布相对比较均匀 , 而混交林中杉木细根有明显上移
趋势 . 混交林 0～ 20 cm土层中杉木细根量占其细根总量的比例比纯林杉木的高出 10. 6% ; 混交林单株
细根量亦比纯林杉木的增加 24. 5% . 这可能与混交林的凋落物特别是观光木的凋落物灰分和养分含量较
高 , 使表层土壤肥力得到改善 , 这亦是混交林中杉木生长速度比纯林杉木快的主要原因之一 .
4　小结
与纯林相比 , 混交林阳冠层厚 , 阳冠枝叶所占比例大 , 且杉木和观光木有效冠高有所交叉 ; 同时混
交林中杉木和观光木根系呈明显垂直镶嵌分布 , 细根更趋向分布于土壤表层 ,使混交林具有更高的光能、
养分和水分利用率 , 从而使混交林具有比纯林更高的林分生物量和生产力 .
参 考 文 献:
[ 1] 俞新妥 . 杉木栽培学 [M ] . 福州: 福建科学技术出版社 , 1996. 1-7.
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(责任编校:江　英 )
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