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THE SOCIOLOGICAL CHARACTERISTICS AND BIOMASS OF STONE PINE FORESTS IN CHINA

中国主要五针松群落学特征及其生物量的研究



全 文 :≯ /
第15卷 第 3期
1 9 9 5年 9月
生 态 学 报
ACTA ECOLQGICA SINICA
VoI.15,No 3
Sep.,1 9 9 5
中国主要五针松群落学特征
及其生物量的研究
吴 刚 冯 宗炜
0 — — — — ~ ’ — — — — 一
(中国科学院生态环境研究中心.北京.100085) 5 77I·2 o,
摘 要 车文根据现有的文献资料.系统地分析了中国五针槛的分布.群蓓学特征,按不同分布区、不同
群落类型探讨 了中国五针捂的群落生物量和年净生产量厦在群蓓的不同层攻上的分布.比较分析了不同
分 布区五针松 的年干物 质累积建度 (NP/B).结果表 明 11 5-135a生的 嗣叶红橙林 群 落生物量在

97 09—190.51t/hm0之问 年净生产量在 8.698—1 0 34t/hm .a之间.年 净生产量长 白山山脉抄杜、鹅
耳枥红松林>小兴安岭南坡枫桦、水曲掷红橙林>小兴安岭北坡云杉 、冷杉红梧林 ;3O一36a生的华山拯
林群落生物量在 78.75—94 73t/hm 之间.年睁生产量在 4.9g3—5 537t,h .a之问 .年净生产量贵州
山地常绿阔叶华山橙林>秦.争中山地阔 叶华山拯#>甘肃小陇山针阏叶华山槛# NP/B值 :长白山山脉
的阔叶红杜林>小 安岭山眯的阔叶红松林;秦岭中山地Il司叶华山槛林>甘肃小陇山针阔华 山梧林>贵
州中山地常绿罔叶华山桩韩 一
*键 丝’兰 竺:; 塑薹’年 ± 量 }
五针松是我国最珍贵的一类用材树种,其经济价值大和观赏价值高已被世界所公认,1 993
年成立“国际五针松研究会 ,其 目的就是更好地保护和开发利用五针松,使其达到永续利用 .
持续发展的 目的。我国五针松主要有:红松(Pinus koraiensis).华山松(Pinus armandi),西伯
利亚红松(Pinus sibirica),海南五针松(Pinusfenzeliana),乔松(Pinus griffithi),华南五针松
(Pinus kawangtungensis),偃松(Pinus pumila)7个种 。但形成代表地带性植被类型的主要有
红松和华山松 2个种⋯。以红松为主要建群种所形成的阔叶红松林是小兴安岭地区地带性的
顶极植被类型。以华山松为主要建群种所形成的阔叶华山松林是秦岭中山地带主要的地带性
森林类型 因此 ,系统地研究这 2种五针松的群落特征和生物量 .对了解这两个地区森林生态
系统的生长规律 ,提高系统的生产力有十分重要的意义。
1 我国五针松的分布及分布区的环境特点
1.1 红松的分布
红松通常与多种阔叶树混交+构成混交林,即阔叶红松林。其分布范围位于温带针阔混交
林区域 。红松在中国的分布西北界位于黑龙江省黑河市胜山林场(49 28 N,126‘40。E);西界位
于黑龙江省德都以北 的 5大连池附近(1 26。E);西南界位于辽宁省的抚顺、本溪一带(41 20 N,
1 24’E)}南界位于辽宁省的宽甸县(40’45 N).分布区大致与长自山、小兴安岭山脉所延伸的范
围相一致 (见图 1)
国家 自然科学重大基金资助项 目(9390011)
①马建路,天然红橙#立地类型划分与立地质量评价的研究.东北林业大学博士论文 .1994
收辅 日期:1994 10 14.修改稿收到日期:】995 01 o5。
l ■I
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3期 * 刚等:巾国主要五针松群落学特征及萁生物量的研究 261
圈 1 中 国主要五针 括的骨 l币
Fi日 1 The di~t ribution ofP.koraie isis,P. 枷 咖 .P ” , grifJ~thi,P.pumila-P.f~zelia and
P.k ⋯ 群 gP s a na
1.2 华山松的分布
华山橙是我国西部地区森林的主要树种,尤其在西南地区的亚高山形成了优势种,其自然
分布区域是 :北纬 23。30 36。30 ,东经 83。50 113。,在 1 3个省市的 200多个县均有分布,垂直
分布于海拔 1000 3500m.秦岭中山地带 ,黔西南,黔东北,黔中地区均 已形成了主要森林类
型 ,其它地区华山松均为零散分布 (见图 1)。
1.3 偃松的分布
主要分布在东西伯利亚植物地理区,为灌木状小乔木,在我国东北的主要林区皆有分布t
但面积不大 ,多呈孤岛状分布于高峰顶端 ,成为森林植被垂直分布的上限,其分布下限的海拔
高度 自南向北逐渐降低 。
1.4 西伯利亚红松的分布
其分布为北纬 67‘4 7 46 40 ,东经 53。40 1 28 1O ,在我 国仅分布于阿尔泰山西北端的喀
纳斯河和库姆河的上游一带,数量很少,多混生于阿尔泰落叶松林之中。
1.5 乔松,华南五针松,海南五针松的分布
乔松分布在中国与不丹国及尼泊尔边境一带,面积很小,且多为零散分布,华南五针桧分
布在我国华南地区,其多零散分布在中山地带的针阔混交林内,海南五针松零散分布在我国海
南省及广东省的部分中高山地带的针嗣混交林内。
1.6 分布区的环境特点(见表 1)
2 群落学特征
根据温暖指数(Warmth index—wI)和地带性特征可以将东北地区温带针闷混交林划分为
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生 态 学 报 1 5卷
表 1 红松和华山松最适分布区的环境因子 ‘
Tahie l Envtronmenial r|etors of distribation
rel#)ns
平均气温(亍)(c) 一1.O一1o
极靖最高气强(7 )(℃) 36—38
极端晟低气温( . )(℃) 一44一一30
>1O。C年税温‘ 为≥5℃) 2300- 3800*
年均降雨量( ,)(ram) >550
年均相对温度( ) 70—86
年均 无霜期 (d) 150—230
年总 日照时数(h) 一
】2.5— 13.9
34— 38
4.7一 一 12.8
2O0O 一4975
7卜 85
150— 340
3个地带性 植被类型,即 I一云杉、冷杉红松
林 (The mixed forest with Picea,Abies and
P.koraiensis),主要 分布在 小兴安岭北坡 ;
Ⅱ一枫 桦、水 曲柳红松 林 (The mixed forest
with I3etula costatq.Fra nl“ mandshurica
and P.koraiensis),主要分布在小 安岭南
坡 ;I一少松、鹅耳枥红松林 (The mixed for—
est with Abies holop hylla,Ca,由inus cordata
and P.koraiensis),主要分布在长白山山脉
南端 及辽 东山地” 根据 WI和湿度指 数
(Humidity index—HI)可以将 华山松 林划分
为3个植被类型,即:Ⅳ一阔叶树华 山松混交林(The mixed forest with hr~ad:1eaf trees and P.
armandi),主要分布在秦岭中地带;V一针阔叶华山松林(The mixed forest with coniferious,
broad—leaf trees and P.armandii)主要分布在甘肃小陇山林 区;Ⅵ一常绿阔叶华山松林(The
mixed forest with evergreen broad—leaf trees and P.armandi),主要分布在贵州、四JI『、云南
的山地 ”。
2.1 云杉、冷杉红钕林
该群落类型是受寒温带大陆性气候影响下形成的地带性植被类型。wI为 53.2C·月,HI
为 9.7mm/。C·月,从外貌和组成上看属于“北方红松林 。乔木层主要有:红松、云杉、冷杉、蒙
古栎(Quercus mongotica.)和桦树(Betula spp.)等,郁闭度为 0.8~0.9;下木层主要有:青楷
子(Acer tagmentosam),花楷子 (A ukurundueme),羽 叶花楸 (Sorbus amurensis)和胡桃 楸
(Juglans amurensis)等;草本层主要有 :鳞毛蕨(Dryopeteris app.).蹄盖蕨(Athyrium spp.),
七瓣莲 (7 rTentalis europea),唢呐草 (Mitela nuda),苔草 (Carex spp.).万年藓 (ctimacium
dendroides)和拟垂枝藓(Rh3rtidiadelphus trlquetrus.)等,盖度为 0.6一O.8 。
2.2 枫桦、水曲柳红松林
该群落类型是受温带气候条件下发育的典型地带性植被类型,WI为 60.fc·月.HI为
9.4mm/。C·月.属于“典型红松林” 乔木层主要有;红松.枫桦、水曲柳,大青杨(PopⅡlus US-
suriemis),春榆(Ulmus propinqua).胡桃楸 .白桦(Betulalatyphylla).色木(Acermono)和紫椴
("1"ilia amurensis)等。郁闭度为 0.8一O.9;下木层主要有#青楷子,花楷子 ,怀槐(Maackia a—
murensis),醋李(Ri~s maximowiczanum),稠李(Padus asiatica),暴马丁香(Sy~nga amuren—
sis)和 山高 梁 (Sorbaria sorbifolia)等;草本 层主 要 有#驴 蹄 菜 (Caltha palustrls),碎 米荠
(Cardamine spp.).唐松草(Thalictrum spp.).小叶芹 (Aegopodium alpestre),苔草,蚊子草
(Filipendula palumata).大叶樟(Deyeuxia langsdorfi)和赤茎藓 (Pleurozium schreberi)等。
盖度为 0.5-0.80“”。
2.3 沙松,鹅耳枥红松林
该群落类型是受太平洋季风影响发育起来的地带性植被类型。WI为 71.5C·月,HI为
l0.8ram/。C·月,属于“南方红松林”。乔木层主要有;红 松,桦树,扬,柞等,郁闭度为 0.7-
0·9;下木层主要有:刺楸(Kalopanax septemlobus),白牛槭 (Acer mandshuricum),扭筋槭 (A.
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5期 吴 刚等 :中国主要五针松群落学特征及其生物量的研究 263
trirloum).假色槭(A pseudo—siebotdianum),赤柏按(Tazus cuspidata),灯台树(Comus contrO-
versa).天女木兰 (Magnolia parviflora).锦 带花(Weigeta florida)和 白檀 山矾 ( mptocos
paniculata)等;草本层主要有:苔草,大叶樟,蚊子草,唐松草等;藤本植物主要有 :山葡萄(Vitis
amurensis).五昧子(Schisandra chinensis).木通(Asistolochia mandshuriensis).软枣子 (Actini—
dia arguta).狮枣子(A kotomikta)等,盖度为 0.4—0.8 ’ 。
2.4 阔叶树华山松混交林
该群落类型是温带向暖温带过渡的主要森林类型之一。乔木层主要有:华山松 .桦树.杨树
和油松(Pinustabulaeformis)等。郁闭度为 0.8 0.9;下木层主要有:椴树(Tilia spp.),山蚂蝗
(Desmodium spp.).栓翅卫 矛(Euonymus phettomanes),盘 叶忍冬 (Lonicera tragop·hytta).绣
线 菊 (Spiraea spp.),锐 齿栎 (Quercus atiena),羊 奶子 (I~laeagnus pungens).漆 树 (Toxi-
codendron spp.)和刺梗蔷薇(Rosasetipoda)等 ;草本层主要有 :苔草,山棉花(Anemonetomen—
tosa).莎 草 (Cyctanthaceae spp.),窃 衣 (Toritis scabra).野 胡 萝 (Daucus carola).石竹
(Dianthus chlnensis)和木贼(Equisetum hiemale)等,盖度为 0.8—0.9 。
2.5 针阔叶华山松混交林
主要分布在甘肃小陇山林区.乔木层主要有:华山松,云杉,桦木.杨树等。郁闭度为 0.6⋯
0.9;下木层主要有 :大白杜鹃(Rhodendron decorum).多花木兰(Indigofera ambtyantha).乌
鸦果(Vacinium fragile).盐肤木(Rhus chinensis)和大青(Clerodendron cyrtophltum)等;草本
层主要有:野苎麻 (Boehmeria grandifotia),白茅(Imperata cylindrica).狗脊 (Woodwardia
japonica)和野古草(Arundinetla chenf)等 。盖度为 0.4—0.8
2.6 常绿阔叶华山松林
主要分布在 贵州的 山地 ,乔木层主 要有:华 山松,冷杉,青 榨槭 (Acer davidi),铁杉
(7~uga chinensis).樟树(Cinnamomum camphora)等.郁闭度为 0.6—0.8;下木层主要有:盐肤
木.鼠李(Rhamnus spp.).山枇杷 (1lex franchetiana).润楠 (Machilus pingi).小果润楠(M.
microcarpa),山楠 (Phoeba chinemis).楠木 (Ph.nanmu),青 冈(Cyctobatanopsis spp.)和野漆
(Rhus sytvestris)等;草本层主要有:莎草,翠云柏(Sdaginetla uncinata),百部(Stemona japon
ica).虎耳 草(Saxifraga stotonifera)、唐松 草,铁 角蕨 (Asptenium spp.)和 铁芒 萁(Dicra—
hopteris linearis)等 盖度为 0.7一O.9,
3 群落生物量分析
3.1 研究资料与方法 ’
3.1.1 生物量的推算
本研究所采用的基本资料是国家第 3次森林资源清查资料(1 984—1 988)和公开发表的生
物生产力研究资料.红松和华山拴生物量采用 Brown&Lugo“ 的材积源生物量(Volume de—
rived biomass)的方法来推算。为此,作者收集了红按和华 山桧的生物量和材积量有关的研究
数据 66组.建立了两者之间的 B=aV+6线性关 系
即:红松 B=0.51 90V+18.24 r一0.9541 一31 (年龄为 ¨5—135a)
华山松 B:0.5861 一18.74 r一0.9503 一35 (年龄为 30—36a)
r为相关系数. 为样本资料数. 为材积 .B为生物量
3.1.2 年净生产量的推算
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264 生 态 学 报 15卷
林木的净生产量(生产力)与林分生物量、林分状况及林龄有关,而林分状况和林龄可由林
分生物量很好地体现,故本文利用林分生物量来推算林分净生产量,收集红松成熟林和华山松
成熟林的生物量与年净生产量的有关资料 69组 ,建立生物量与年净生产量( )的关系
即:红松林 一0.0181B+6.30 r一0.7l 一32 (年龄为 l1 5一l35aJ
华山松林 P一2.042B。” r一0.77 ”一37 (年龄为 3O 36a)
3.1.3 下木层和草本层生物量的推算
阔叶红松林群落中上层大阔叶树生物量采用归公式 LogW一2.098514 Log(D ·H)一
1.4321来推算“ .红松林群落下木层和草本层生物量和年净生产量根据张士增“”,姚 国
清 ”,丁宝永“ 的研究而得,华山松林的群落下木层和草奉层生物量和年净生产量通过整
理陈存根“ .高甲荣。 .张宝利。 ,李悦黎。 ,伍孝贤“ 等的研究工作而得。
3.2 结果与讨论
3.2.1 群落生物量及其在不同层次上的分布
表 2列出了具有代表性的 3种红松林及 3种华山松林群落类型的生物量及其在不同层次
上的分布特征(见表 2)。
从表 2可见.阔叶红橙林生态系统中,群落生物量较大,115 135a生的阔叶红松成熟林
生态系统中群落生物量在 97.09 12O.5lt/hm 左右,小兴安岭南坡枫桦、水曲柳红松林>小
兴安岭北坡云杉、冷杉红松林> 白山山脉沙松、鹅耳枥红松林.长白山山脉生物量小于兴安岭
山脉的生物量的原因主要是 由于林分的林龄小的缘故;30⋯36a生的华山松林群落生物量在
78.75—94.73t/hal 左右,贵州山地常绿阔叶华山桧林>秦岭中山地阔叶华山松林>甘肃小
陇山针阔叶华山松林。与气候因子联系起来考虑,可以得出:在华山松分布区域内,随着水分和
热量的增加.以华山松为主要建群种组成的森林群落生物量逐渐增大。
表 2 中国主要五针桎群落生物量(t/hm )
Table 2 Biomass of community domlttaled by P.koraiea*ia or P.armandii
*括号内技字 为百分 数The~umbers in parent[teses are the percentage。
3.2.2 群落年净生产量及其在不同层次上的分布
表 3列出了红松林和华山橙林不同群落类型的年净生产量及其在不同群落层次上的分布
特征(见表 3)。
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3期 昊 剐等 中国主要五针轮群落学特征及其生物量的研究
表 3 中国主要五针松群落的年净生产量 O/hm ·a)
Table 3 The net productivity of~ommtlnity dominated by P 10,口 or P. rm删 ‘嘣
括 号内敷 字为百 丹敦 The nun~[3,ers i,1 parentheses are the percentage。
从表 3可见,11 5 135a生的阔叶红松成熟林生态系统 中群落年净生产量在 8.698
l0.374t/hm}.a左右,长白山山脉沙松、鹅耳枥红松林>小兴安岭南坡橱华、水曲柳红松林>
小兴安岭北坡云杉、冷杉红 松林;30 36a生的华 山松林群落年净生产量 在 4.993 5.537
t/hm 左右,贵州山地常绿阔叶华山松林>秦岭中山地阔叶华山松林>甘肃小陇山针阔叶华山
松林。与气候固子联系起来考虑.可以得出:在红松的分布区域内,阔叶红松林的年净生产量与
热量成正比;在华山松的分布区域内,华山松林群落年净生产量与水分和热量均成正比。
4 群落年干物质累积速度(NP/B)分析
NP/B值为年干物质净累积量与若干年来总的生物量之比.对不同树种和不同群落类型
内同一树种来说 ,其代表着不同树种之间和不同群落类型同一树种的年干物质累积速度的差
异,故 N{,,B值是评价群落年生物生产力的重要指标(见表 4)。
表4 中国五针松群落干物质累积速度(NP/B) 从表 4可见,115—135a生的阔叶红 橙
hM Th:吲 ne‘ r呷 “ 柚 blom铀 林的年干物质累积速率,长白山山脉(玎)> of P koraiesisn Parmanditorest ⋯ 。’⋯~⋯~ 。 ⋯ 一一
_群落类型 I J 1 ~ v Ⅵ
L o unItV
N P/R

要建群种 。。呻2 0。78。1。7。。明 。 063。。5
T rP
NP/B 【】_09 0。080 0 09】0 。8 6 0 。8 0 07
小兴安岭北坡(I)>小兴安岭南坡(Ⅱ)。不
同群落类型中红松的 NP/B值相差不大,在
0.08⋯0.09左 右{30 36a生 的华 山松林群
落及不同群落类型中的华 山捡的年干物质累
积速率均为秦岭中山地带 (IV)>甘肃小陇山
林区(V)>贵州的中山地带(Ⅵ)。
5 结论
5.1 中国五针松主要有:红松、华 山松、偃钕、乔松、西伯利亚红松、华南五针松、海南五针松 7
个种 ,构成主要地带性森林类型的主要有红松和华山松.红松主要分布在小兴安岭山脉和长白
山山脉。华山松主要分布在秦岭中山地带、甘肃小陇山林区、贵州、云南、四川的中高山地带及
台湾省的中高山林区。
5、2 以红松为主要建群种所形成的植被类型主要有:云杉、冷杉红松林;枫桦、水曲柳红松林
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生 态 学 报 1 5卷
和沙松、鹅耳枥红松林。以华山松为主要建群种所形成的植被类型主要有:针阔华山松林 ;落叶
阔叶华山松林和常绿阔叶华山松林。
5.3 林龄为 】15—135a生的阔叶红松成熟林群落生物量和年净生产量:小兴安岭北坡云杉
冷杉红松林 分别为 98.79t/hm 和 8.698t/hm ·a;小 兴安岭枫桦、水 曲柳红松林 分别为
120.5lr/hm 和 9.4J 4t/hrn ·a;长 白 山山脉 沙 松、鹅 耳 枥红 松林分 别 为 97.09t/hm 和
10.374t/hm 。a。林龄为 30-36a的华山松林群落生物量和年净生产量:秦岭中山地带的阔叶
华 山松林分别为 8J.57t/hm 和 5.13]t/hm .¨ ;甘肃小陇山林 区的针 阔华 山松林 分别为
78.75t/hm 和 4.993t/hm ·a;贵 州中高 山地带常绿 阔叶华 山桧林分别为 94.73t/hm 和
5.537t/hm 。a。
5.4 林龄为 11 5- 135a生的阔叶红松林群落干物质累积速率(NP/B)在 0.O78—0.107之间,
不同群落中红松的年干物质累积速度相差不大 ,在 0.085—0.097左右}林龄为 30—36a生的
华山松林群数干物质累积速度在0.058-0.064之间,不同群落中华山松的年干物质累积速度
在 0.071— 0.086之 间

参 考 文 献
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3期 吴 刚等:中国主要五针捡群落学特征及其生物量的研究 267
TH E SOCIOLOGICAL CHARACTERISTICS AND
BIoM ASS 0F STONE PINE FORESTS 1N CH1NA
W u Gang Feng Zongwei
(Research [IPrfor Eco Envlron~et rtM S,i~ces,Acaderaica Sioica,8“再{tg,100085)
The Sociological Characteristics of Pinus Koraiemis forests,P.sibirica forests,P.grif-
fithii forests,P.pumila forests,P. nzehana forests,P.kawangtungensis forests and P.ar—
md dii are analyzed.Biomass,net productivity and its distribution in various layers of the
forests dominated by P.koraiensis or P.armandii are analyzed.The ratio of net productivity
and biomass(ⅣP /B)in various distribution regions of P.koraiensis Dr P,armandii are stud—
led,The results show(1):that biomass and net productivity of community are 120.51t/hm
and 9.414t/hm ·a;n the mixed forest with etula costate.feaxinus mandshuric口and P.ko—
raiensis;98.79t/hm and 8.698t/hm ·a in the mixed forest with Picea,Ahies and P koraien
sis;97.09t/hm and 1 0.374t/hm ·a in the mixed forest with Abies holop Ila,Carpinus
cordata and P.koraiensis:94.73t/hm and 5.537t/hm ·a in the mixed forest with evergreen
deciduous broud leaf tree and P.armandii:81.57t/hm and 5.1 31t/hm ·a in the mixed for—
est with broud—leaf trees and P.armandi“78.75t/hm and 4.993t/hm ·a in the m~xed forest
with coniferOUS broud leaf and P.armandii.respectively.(2):the NP/B value are 0.107 and
0,078—0.092 in Changbaishan mountains and Xiaoxin’anling mountains of the mixed forest
broud—leaf trees and,.koraiensis:the NP/B value are 0.058,0.086 and 0.08 in Guizhou
province,Qinling mountains in Shaanxi province and Gansu province of the mixed forest P.
armandii,respectively.
Key words:comm unity,biomass.net productivity,stone pine
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