全 文 ：杉木观光木混交林的生长状况及生物量研究
李丽红
(福建农林大学莘口教学林场 ,福建 三明 365002)
摘要:通过对三明中亚热带杉木观光木混交林和杉木纯林的生长状况及生物量的研究 , 结果表明 ,与纯林相比 ,混交林中杉
木的平均胸径 、树高 、单株材积及单株生物量均得到提高 , 单株细根量增加 24.54%, 林分总蓄积量增加 14.72%, 林分总生
物量增加 27.4%,表明混交林比纯林有更高的生产力。混交林中杉木单株生物量是观光木的 1.85 倍 , 且具有明显的树干
有机物积累优势。与纯林相比 ,混交林乔木层生物量占林分总生物量比例较高 ,而林下植被层则较小。
关键词:混交林;生长状况;生物量;杉木;观光木
中图分类号:S791.270.2　　　文献标识码:A　　　文章编号:1002-7351(2002)01-0006-03
Studies on the Growth Status and Biomass of Cunninghamia lanceolata
and Tsoongiodendron odorum Mixed Forests
LI Li-hong
(The Xinkou Teaching Forest Farm of Fujian Agricultural and Forestry University , Sanming 365002 , China)
Abstract:The results show that the average dbh , heights , individual-tree volumes and biomass of mixed forests increase as com-
pared with tho se of pure forests.The individual-tree fine root amount increases by 24.54%, stand total stocking increases by 14.
72%, stand total biomass increases by 27.4%, which indicates that the mixed fo rests possess higher productivity as compared with
the pure forests.The individual-tree biomass of Cunninghamia lanceolate in mixed forests is 1.85 times as large as tha t of
Tsoongiodendron odorum , and fur thermore , it has obvious stem organic matter accumulation dominance.
Key words:Mixed forest;Grow th status;Biomass;Cunninghamia lanceolata;Tsoongiodendron odorum
　　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] 。福建林学院莘口教学林场从 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 27年生杉
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 ,为揭示杉木观光木混
交林的结构与功能提供帮助 ,本文为该项目的一部分内容。
1　试验地概况
试验地位于福建林学院三明莘口教学林场小湖工区(北纬 26°11′30″,东经 117°26′00″),属中亚热带季
风型气候 ,年均气温 19.1℃,年均降水量 1749mm ,年均蒸发量 1585.0mm ,年均相对湿度为 81%,无霜期
300d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 3000株·hm-2 ,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 1100株·hm-2 ,平均树高(H)和平均胸径
(D)分别为 19.2m 和 24.0cm ,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株·hm-2和 450株·hm-2(混交比例调整为 2∶1),其中杉木的 H 和D 分别为 22.5m 和 24.3cm ,
观光木的 H 和D 分别为 18.0m 和 17.4cm ,郁闭度为 0.95 ,林下植被盖度为 80%。
2　研究方法
2.1　乔木层生物量
1999年 4月在杉木观光木混交林及杉木纯林各建立 3块 20m×20m 的标准地 ,以林分平均树高和胸
　收稿日期:2001-05-21
　作者简介:李丽红(1969-), 女 ,福建莆田人 , 福建农林大学莘口教学林场助理工程师 ,从事林业营林生产工作。
第 29 卷 第 1 期
2 0 0 2 年 3 月
福 建 林 业 科 技
Jour of Fujian Forestry Sci and Tech
Vol.29　No.1
Mar., 2 0 0 2
DOI :10.13428/j.cnki.f jlk.2002.01.002
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
1m 为区分段 ,直接测定每株标准木的干 、皮 、枝 、叶鲜重[ 4～ 5] 。在标准木附近各设立土柱 10 ～ 15个 ,土柱
规格为 50cm×50cm ,并采用分层挖掘法测定不同径级根系[根桩(>2cm)、大根(1 ～ 2cm)、中根(0.5 ～
1cm)、小根(0.2 ～ 0.5cm)] 的鲜重[ 6] ,在每块标准地随机设置 30个土柱(直径 6.8cm)测定<0.2cm 细
根[ 7 ～ 9] ,分别取样各器官测定其含水量 ,据此换算为干物质重。并收集这 2片林分 1988年和 1994年 13
株平均木有关资料 ,利用各器官生物量及总生物量与平均木去皮材积建立回归方程(表 1),并以去皮材积
年生长量推测各器官的年生长量。根据林分密度推算单位面积林分各器官的生物量和年净生长量 。
2.2　灌木和草本层生物量
采用样方收获法 ,在每个标准地各设置 5个1m×1m的小样方 ,样方内的灌木和草本分别地上部分和
地下部分全部收集 、称量 ,枯枝落叶亦同时收集称量 ,分别取样测定含水量 ,换算为干重[ 3] 。
表 1　各器官生物量与去皮材积回归方程
树种 变　　量 方　　程 相关系数 样本数
杉木 干生物量(y)-去皮材积(x) y=289.3152 x 8996089 0.9891219 22
皮生物量(y)-去皮材积(x) y=41.07424 x 7789813 0.9890192 22
根生物量(y)-去皮材积(x) y=43.97745 x 5589854 0.9768369 22
总生物量(y)-去皮材积(x) y=338.5885 x 6910682 0.9865074 22
枝生物量(y)-去皮材积(x) y=16.97065 x474195 0.8677688 22
(纯林)叶生物量(y)-去皮材积(x) y=3.136465+13.62776 x-67.00988 x 2
+764.1244 x3-2049.676 x 4
0.8687549 12
(混交林)叶生物量(y)-去皮材积(x) y=2.787712+20.22017 x-41.61481 x 2
+400.2353 x3-948.8621 x 4
0.9027406 17
观光木 叶生物量(y)-去皮材积(x) y=4.945808 x 3814759 0.8844929 13
枝生物量(y)-去皮材积(x) y=57.74248 x 9250829 0.9680829 13
干生物量(y)-去皮材积(x) y=396.7029 x1.039804 0.9804620 13
皮生物量(y)-去皮材积(x) y=44.54881 x 9367661 0.9795558 13
根生物量(y)-去皮材积(x) y=166.9853 x1.293672 0.9742911 13
总生物量(y)-去皮材积(x) y=580.3865 x1.028005 0.9793141 13
3　结果与分析
3.1　混交林的生长状况
从表 2可以看出 ,杉木观光木混交林(混交比例约为 2∶1)中杉木的平均胸径和平均树高均比纯林的
增加 6.36%,单株材积则比纯林的增加 16.87%,说明杉木观光木混交对杉木的个体生长有一定的促进作
用 ,这与杉木观光木混交后观光木枯枝落叶和细根对混交林土壤有益作用有关。虽然 1hm2 混交林中杉
木株数比纯林的少 193株 ,导致纯林蓄积量比混交林中杉木蓄积量增加 3.77%,但混交林中杉木和观光
木总蓄积量却比纯林的增加 14.72%,这表明杉木观光木混交后林分的生产力有一定程度的提高 。
表 2　混交林中林木生长状况
林分类型 树种 树龄/ a 密度/株·hm-2 胸径/cm 树高/ m 单株材积/ m3 林分蓄积/ m3·hm-2
混交林 杉木 27 907 25.1 20.88 0.480 435.569
观光木 450 17.0 17.81 0.184 82.953
总和 1357 518.522
纯林 杉木 27 1100 23.6 19.61 0.411 452.001
·7·第 1 期 李丽红:杉木观光木混交林的生长状况及生物量研究
3.2　混交林平均木生物量及组成
林地生态环境的变化直接影响林分中个体的生长 。由表 2可见 ,混交林中杉木的单株生物量是纯林
杉木的 1.23倍 ,说明混交有利于杉木个体生物量的积累。混交林中杉木单株生物量是观光木的 1.85倍 ,
说明杉木的生物量积累速率远大于观光木。混交林与纯林中的杉木各器官所占比例均为干>根>皮>枝
>叶 ,而观光木为干>根>枝>皮>叶(表 3)。观光木干和皮所占比例分别为 59.6%和 7.9%,与杉木相
比分别下降 5.5%和 1.1%,而枝叶和根系所占比例则有所上升(分别上升 4.29%和 2.67%),说明杉木具
有明显的树干有机物积累优势 ,经济系数较高 。观光木枝叶和根系所占比例较大 ,对以利用树干为主的用
材来说是不利的 ,但在森林的水源涵养 、保持水土 、增加枯死物归还 、扩大养分吸收范围及地力维持等方面
则有重要的意义 。
杉木 、观光木根系各部分分配顺序均为树兜>粗根>细根>大根>中根>小根 ,这和有些学者的报道
有些差异 ,主要原因是细根调查方法不同所致[ 4 ～ 9] 。观光木的细根占其根系的比例达 8.38%,而杉木的
则占 11.98%,可见观光木细根的比例小于杉木 ,这是杉木和观光木树种特性差异所致。混交林中杉木细
根量比纯林杉木增加 24.54%,由于细根表面积大 ,生理活性和吸收能力强 ,更新速度快 ,从而对林木生长
和地力维持起到较好的促进作用。混交林中杉木细根数量比纯林有较大的增加 ,这亦是混交林中杉木生
长速度比杉木纯林快的原因之一。
表 3　混交林乔木层单株生物量组成 单位:kg·株-1
林分类型 树种
地上部分 地下部分
干 皮 枝 叶 小计 树兜 粗根 大根 中根 小根 细根 总和 总计
混交林 杉木 142.408 19.607 15.651 5.882 183.548 18.244 8.842 1.884 1.531 0.381 4.202 35.084 218.632
观光木 70.351 9.295 13.899 2.879 96.424 11.183 5.708 1.767 0.906 0.194 1.807 21.565 117.989
纯林 杉木 113.879 19.111 11.564 3.709 148.263 14.340 8.028 1.381 1.228 0.827 3.374 29.178 177.441
　　为了比较土钻法与全挖法所得细根生物量现存量的差异 ,本研究采用标准木根系全挖法对<2mm 细
根的现存量进行了测定。结果表明 ,混交林杉木 、观光木 、纯林杉木的细根现存量分别为 0.545 、0.153和
0.577t·hm-2 ,而用土钻法测得的细根现存量分别是全挖法的 7.0 、5.3 和 6.4 倍 ,可见采用传统的全挖法
测定中 ,虽然进行了较为细致的分选亦只收集到了很少部分的细根 ,特别是幼嫩易断的新根和枯死易碎的
死根很难收集 ,因而全挖法测定细根生物量现存量数值明显偏低 。但>2mm粗根生物量收集还是用全挖
法的结果较为准确。因而作者提出利用全挖法测定>2mm根系 ,而用土钻法测定<2mm 细根 ,两者相配
合以测定根系生物量 ,其结果与实际值则较为接近 。
3.3　混交林的生物量积累
杉木林总生物量主要由乔木层 、林下植被层和枯枝落叶层生物量所组成。混交林的林分总生物量比
纯林高 27.4%,说明混交林比纯林有更高的生产力 。混交林乔木层的生物量是纯林的 1.29倍(表 4),其
占林分总生物量的比重比纯林高出 0.90%,这与混交林乔木层密度及混交林中杉木个体生物量较大等有
关。混交林中枯枝落叶层的生物量则是纯林的 1.47倍(表 4),这与混交林中观光木凋落物量较大有一定
关系 ,表明混交林有更多的有机质归还给林地 ,有利于混交林的物质循环和林地养分的积累。纯林林下植
被层生物量是混交林的 1.46倍(表 4),其占林分总生物量比例亦达 2.51%,比混交林中林下植被层所占
比例高出 1.16%,这与纯林的林分密度比混交林小(小 257株·hm-2),林分郁闭度比混交林小(小 0.15),
林分透光度较好 ,有利于林下植被发育有关。林下植被大量生长 ,从一定角度而言对林地地力恢复是比较
有利的。
4　小结
杉木与观光木混交后 ,杉木的平均胸径 、树高 、单株材积及单株生物量均得到提高 ,混交林总蓄积量比
纯林增加 14.72%,而林分总生物量则增加 27.4%,表明混交林比纯林有更高的生产力。混(下转第 13 页)
·8· 福 建 林 业 科 技 第 29 卷
4　小结
混交林中杉木凋落物各组分的干重热值介于 20.637 ～ 21.960kJ·g-1之间 ,观光木凋落物各组分干重
热值介于 19.635 ～ 20.058kJ·g-1之间 ,杉木纯林凋落物各组分的干重热值介于 20.705 ～ 21.908kJ·g -1之
间 ,各树种凋落物均以叶 、花的热值较高 ,而果 、枝的热值较低。观光木凋落物各组分的灰分含量高于杉
木 ,尤其落叶的灰分含量更高;混交林中杉木凋落物平均热值最高 ,其次为杉木纯林 ,最低的为观光木。杉
木落叶灰分含量季节间变化均较小;而观光木落叶灰分含量的变化模式为:夏季>秋季>春季>冬季;混
交林中杉木与杉木纯林落叶干重热值和去灰分热值季节变化模式均为:冬季>秋季>春季>夏季 ,而观光
木落叶的干重热值和去灰分热值的季节变化模式则为:冬季>夏季>秋季>春季。
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.
[ 2] 盛炜彤.人工林地力衰退研究[ M] .北京:中国科学技术出版社 , 1992.
[ 3] 杨玉盛.杉木林可持续经营的研究[ M] .北京:中国林业出版社 , 1998.
[ 4] 林益明 , 林鹏 ,李振基 , 等.福建武夷山甜槠群落能量的研究[ J].植物学报 , 1996 , 38(12)∶989-994.
[ 5] 林鹏 ,邵成.福建亚热带雨林凋落物能流的研究[ J].厦门大学学报(自然科学版), 1995 , (2)∶8-11.
[ 6] 林鹏 ,林光辉 ,海莲.秋茄两种红树群落凋落物能流的研究[ J] .海洋学报 , 1990 , 12(4)∶324-329.
(上接第 8 页)交林中杉木单株生物量是观光木的 1.85倍 ,且具有明显的树干有机物积累优势。在单株根
系生物量组成中 ,细根均占有较高的比重 ,而混交林中杉木细根量比纯林杉木增加 24.54%,可作为其生
长速度比纯林杉木大的原因之一。与纯林相比 ,混交林乔木层生物量占林分总生物量比例较高 ,而林下植
被层则较小。
表 4　混交林的生物量组成 单位:t·hm-2
林分类型 树种
乔木层
地上部分
干 皮 枝 叶 小计 根系 合计
林下
植被
枯枝
落叶 总计
混交林 杉木 129.164 17.784 14.195 5.335 166.478 31.822 198.300
观光木 31.658 4.183 6.255 1.296 43.392 9.704 53.096
合计 160.822 21.967 20.450 6.631 209.870 41.526 251.396 3.510 5.184 260.090
纯林 杉木 125.567 21.022 12.720 4.080 163.389 32.096 195.485 5.120 3.527 204.132
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.
[ 2] 盛炜肜.人工林地力衰退研究[ M] .北京:中国科学技术出版社 , 1992.
[ 3] 杨玉盛.杉木林可持续经营的研究[ M] .北京:中国林业出版社 , 1998.
[ 4] 冯宗炜 , 王效科 ,吴刚.中国森林生态系统的生物量和生产力[ M].北京:科学出版社 , 1999.
[ 5] 俞新妥 ,陈存及 , 林思祖.福建杉木人工林生态系统生物产量的初步研究[ J] .福建林学院林业科技资料 , 1979 ,(1)∶46
-68.
[ 6] 李振问 , 杨玉盛.杉木 、火力楠混交林根系的研究[ J].生态学杂志 , 1993 , 12(1)∶20-24.
[ 7] 廖利平 , 陈楚莹 ,张家武 , 等.杉木 、火力楠纯林及混交林细根周转的研究[ J] .应用生态学报 , 1995 , 6(1)∶7-10.
[ 8] 温达志 , 魏平 ,孔国辉 , 等.鼎湖山南亚热带森林细根生产力与周转[ J].植物生态学报 , 1999 , 23(4)∶361-369.
[ 9] 单建平 , 陶大立 ,王森 , 等.长白山阔叶红松林细根周转的研究[ J].应用生态学报 , 1993 , (4)∶241-245.
·13·第 1 期 陈光水 , 等:杉木观光木混交林凋落物热值及灰分含量的季节动态分析