全 文 ：B U L LE T N I O FB T O AN ICE L R AE S AR C卜 I
第 9 卷 ,
V n l
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9
第 3 期
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3
1 9 8 9年
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东北东部山区红松人工林群落生物量的研究
丁 宝 永 孙 继 华
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〔提要 〕 本文对东北东部山区红松人工林群落生物量进行了 测 定 和 研 究 。 `根 据 相 对 生
长法和样方收获法分别调查和计算了乔木层、 下木层 、 草本层 、 凋落 层 、 立 枯 量 的 生 物
量 。 研究结果表明 : 群落总生物量为 132 . 41 9 t了丘a , 其 中乔木 层 106 . 881 t了h a , 占总 从 的
8 0
.
7 2 % ;
. 下木层 o . s o 7 r l h a , 占总量的 0 . 3 8 % , 草本层 0 . 2 9 2 L { h a , 占总量的 0 . 2 2写 , 凋
落层 Z o . 4 l l t l h。 , 占总量的 1 5 , 4 1 ;百; 立枯量 4 . 3 2 a t l l、 a , 占总一鼠的 3 . 2 5% 。 通过群落生
物量分布结构分析 , 红松人工林急需进行抚育间伐 , 调整群落产量结构 , 提高群落结构 的
整休效应。
一 、 引 言
瓦
以红松 ( P i n ut k or a i e sn i s ) 为主的针阔混交林是 东北部山区主要浅表胜 森 林 群
落 , 是我国重要的木材生产基地和各种林副产品生产基地 , 并且 以其复杂的群落结构和
稳定的更替过程起到自然资源的保护作用和环境平衡的维持作用 。
红松树干通直 , 材质优良 , 具有很高的经济价值和利用价 值 , 因此 , 在国内外享有
极高的声誉 。
但是 , 由于历史上的种种原因 , 红松针阔混交林面积和数量急剧减少 , 在不少地区
形成了荒山秃岭或次生林 , 对生态环境产生 了巨大影响 , 降味了环境质量及环境生态功
能 , 还对人们的生命 、 生活的正常进行构成 了严重 威胁 , 而且还有很多地区出现 了无资
源可采的现象 , 发生了资源危机和经济危困 , 人们的经济生活来源受到 了阻碍 。 加之客
观地存在着红松阔叶林演替的漫长性 。 因此 , 人工林的出现和发展 , 必将成为 目前和今
后取得木材的重要途径 , 特别是速生丰产林的发展和建设 , 将大大缓解 目前 的 木 材 紧
缺 , 解决资源危机 , 经济危困 衍带来的各种经济问题 、 生活问题和社会问题 。
本文作者工作单位 : 黑龙 之〔 , p合尔 滨 , 东化沐业 大 学 (N 。 : 七h e a 、 t F 。 。 e 衬: 了 U o l , 。 r 、 i 上了 , H a r b i n , H e il o n g -
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一 1 4 9 一
二 、 调查地区自然概况
调查地区位于东北林 业大学帽儿 山实验林场老 山人工林实验站内 。 地处黑龙江省尚
志县帽) lJ 山镇 , . 隶属于 长白山系张广才岭西北部小岭余 脉 。 北 纬 4 5 “ 2 。 ’ 一 4 5 0 25 ’ , 东
经 1 2 7 0 3 , ’ 一 1 2 7 0 3 4声 , 海拔高度 3 0 0一 5 0 0米 。
调查区为假山丘陵地带 , 气候类型为大陆性季风气候 。 冬季寒 冷 、 干 燥 , 夏 季 炎
热 , 潮湿 。 据 1 9 8 0~ 1 9 8 5 年气象资料分析 , 区内年平均气温为 2 . 7℃ ,年平均相对湿 度
为 71 % , 年降水总量为 7 8 o . o m m , 仅 7 、 8 两月份就占全年的 52 % ; 自由水面蒸发 量
为 9 1 5 . 0二 m , ) 5 ℃的天数 、 积温分别为 18 5 天 /年和 2 8 8 4℃ , ) 10 ℃的天数 、 积温分
别为 15 2天 /年和 2 6 3 8双 ; 无霜期 1 2 0一 1 4 0天左左 。
三 、 调查样地林分特征
红松人工林造林于 1 9 6 2年 。 采用穴状整地植苗 , 造林后连续三年进行除草培 土 幼
林抚育 , 造林成活率 9 1% , .保存率 85 % 。
19 8 9 年 9 月份 , . 红松人工林标准地调查结果表明 , 林分平均胸径为 1 2 . 4 c m , 林分
平均高为 l o . 4 m , 密度为 24 75 株 /公顷 , 郁闭度 。 . 95 以上 。 下木草本植物稀 少 , 生长
较差 。
林地土壤为潜育化暗棕壤 , 土层厚度为 38 o lT 左右 。
四 、 研究方法
在 红松人工林中设面积为 20 x 20 ( m Z) 的调查样地 , 进行每木调查 , 选择林 分 标 准
木 ; 根据林木径级分布序列 , 从中再选取 4 株样木 , 将样木伐倒 ’ 后 , 采 用 “ 分层 切 割
法 ” 测定林木各器官部分的鲜重 。 对于枝 、 叶分别一年生 、 二年生 、 多年生进行 测 定 ,
对于根系采用 “ 挖掘法 ” 分别细根 ( ( 0 。 cZ m , 按 1c0 m 长度中央直径计 , 下 同 ) 、 中根
(0
.
2一 o . sc m ) 、 粗根 ( 。 . 5一 2 . c0 。 ) 、 大根 (7 2 . oc m ) 、 根颈进行测定 , 并且按土壤 工
层 ( 0 一 2 c0 m ) 、 U 层 ( Z o o ln 以下 )分别进行 。 然后随即采集各器官的样品 , 放置于通风
干燥箱内 (根系先要做去土分析 ) , 在 85 ℃恒温下 , 烘至恒重 , 并计算各器官的含水 率
和干物质重 。 应用 “ 相对生长法 ” 计算单位面积乔木层生物量 。 相对生长式为 :
W 二 a D b
· · · · · · · · · · · · · · · · “ · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ~ · · · · · · · · · ” · · · · · · · · “ · · · · “ “ ,. · · · · · · · · · · · · ~ · · ” · · ” · · · · · · “ · · …… ( 1 )
或
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式中 W 为各器官生物量 ( 干重 ) 变量 , D 为林木胸径变 量 , I t 为树高 变 量 : 。 、 b
为系数 。
对于下木 , ·草本层生物量的测定 , 采用样方收获法 。 即在样地内随机选 布 面 积 为
2 x Z ( nI , )的样方 5个 , 调查下木 , 草本植物的种类和数量 , 收获称重 , 并取样 烘 干 ,
换算成单位面积上的生物量 。 飞
凋落层生物量随同下木 , 草本层的生物量调 查 一 起 测 定 (只 是 样 方 面 积 缩 成
1 X l m 勺 , 立枯量采用平均法计算 。
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一 1 5 0 一
五 、 结果分析与讨论
(一 )回归变量相关性分析
通过样地调查和样木各器官生物量的测定 , 根据 ( 1 ) 、 ( 2 ) 两式便可模拟 出 如
表 1 的结果 。
表 1 相 对 生 长 式 回 归 结 果
器 W 二 a D ` W = a ( D Z H ) 、
官
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. 表示两式 R大者
从表 1 可以看出, 两式相关系数 ( R ) 都在 0 . 95 以上 . 大部分在 。 . 97 以上 , 说明
模拟精度较高 , 都可用来计算乔木层的生物量 , 但在实际应用过程中 , 由于 H 的 测定比
较困难 , 而且误差较大 , 所以本文采用 W 二 a D “ 式来计算乔木层生物显 。
(二 ) 乔木层生物量及其分布规律
1
. 样 木单株 (平均木 ) 生物量的垂直分布
( 1 ) 干材 、 干皮
由表 2 、 表 3可以看出 , 干材 、 干皮的生物量主要集中于下部 。 。 米 (号)以下的干
材生物量 占其总量的 76 . 47 写 , 干皮生物量 占其总量的 7 0 . 9 6写 , 这反映 出树干生 物 址
1 5 1
7。%以上集于下半部 , 是木材经济产量的重要部分 。
表 2 树 干 生 物 量 垂 直 分 布 (平 均 木 ) 单位 : k g
一nUn甘一9高度 ( m ) } o 一 1 3 一 4 卜
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另外 , 从表 3分析出 , 干材生物量垂直累垂直累积率 (由下至上 ) 总是大于相同高
度的千皮生物量垂直累积率 , 这说明 , 历年干皮的枯落总量 由上至下逐渐增大 , 根据这
一规律 , 能够比较有效地估计 出干皮的历年枯落总量 。
( 2 ) 枝部
由表 4 看出 ,枝部生物量上 、 中 、 下三层次的分布有较大差异 。 总的来说 , 以中层为最
表 4 枝 部 生 物 量 的 垂 直 分 布 单位 : k g l %
高 度 ( 二 )
上 层
中 层
下 层
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1 5 2
多 , 占枝部总量的 57 . 79 % 。 然而不同龄枝又有较大的差异 。 一年生枝以上层居 多 , ;与
其总量的 63 . 1 4% ; 二年生枝以上层居多 , 占其总量的 6 5 . 52 % ; 多 年生枝以巾层居多 ,
占其总量的 60 . 74 % 。
( 3 ) 叶部
叶部生物量的上 、 中 、 下分布仍较大差异 ( 见表 5 ) 。 总的以中 、 上 两 .层 居 多 。
一年生叶主要分布于上 、 中两层 , 都在 48 %以上 ; 二年生叶以中层占多 , 占其 总 量 的
表 5 叶 部 生 物 量 的 垂 直 分 布 单位 : k g j%
高 度 c( m )
层 次 …一 年 生 …二 年 生 } 多 年 生
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5 2% ; 多年生叶也以中层居多 , 占其总量的 5 0 . 7 3% 。 这种分布结构说 明 , 林分 密
度已经过大 , 穿人林内的光线明显稀少 , 影响了林分生产力 。
( 4 ) 根系 、 根颈
根系主要分布于 I 层 , 约为 81 . 80 % (见表 6 ) 。 其中细根 、 中根都在 70 % 以上 ,
粗根为 6 8 . 1 7% , 大根为 5 7 . 4 4 % 。
表 6 根 系 生 物 量 的 垂 直 分 布 单位 : k幻%
深 度 c( m ) 层 次 …细 根 中 根 粗 根 厂了薪厂万丁一
0 一 2 0
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4 4
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2 8
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.
1 5 0
1 0 0 1 0 0 1 0 0
平均木根颈生物量为 3 . 0 46 k g 。
·
( 5 ) 平均木生物量垂直分布结构图
平均木生物量垂直分布结构图能够较好地反映出林分生物产量的垂直结构 (图 1 ) 。
2
. 乔木层生物量的器官分布与径级分布 `
红松人工林乔木层生物量的器官分布 以干材为最大 , 占乔木层生物总量的 5 2 . 5 0% ,
地下部分 (包含根颈 ) 占 1 5 . 9 3% , 枝部占 12 . 4 5 % , 叶部占 10 . 85 % , 地上部分 /地下
部分之值为 0 . 19 (见表 7 ) 。
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红松人工林乔木层生物量的径级分布 , 主要集中于 12 一 1 c6 m 之内 , 占其总生物 量 .
的 6 2 . 9 8% , 并且 14 c m 径级生物量最大 , 占其总生物量的 2 6 . 8 5% , 所以 , 清除 部分
10,87`543,金)树玄同
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妙色翻 ,
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图 1 平均木生物觉垂直分布结构图
小径级木对乔木层生物总量不会产生较大影响 。
表 7 乔 木 层 生 物 量 的 器 官 分 布 单位 : t l h a , %
les邵l卜巨生 物 虽 } 5 6 . 1 0 9 8 8 4 2 1 3 . 3 0 3 1 1 . 6 0 3 2 7 4 : 8 . 7 5 0 } 1 0 6 . 8 8 1 {
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(三 ) 下木层生物量及其分布规律
下木层生物量的器官分布为 : 茎 。 . 28 3t / h a , 占总 量 的 5 5 . 8 2% ; 叶 o . 0 5 2 t / h a , 、
占总量的 1 0 . 2 6% ; 根系 0 。 1 7 2 t / h a , 占总量 3 3 . 9 2% (见表 9 ) 。
(四 ) 草本层生物量及其分布规律
草本层地上部分和地下部分的生物量分别为 0 . 25 5 t / h a , 0 . 03 了t/ h a ; 分别 占, 总 量
一 1 5 4 一
的 8 1 . 2 3%和 1 2。 6 7 %(见表 1 0 ) 。
(五 ) 凋落层生物量
凋落层生物量为 0 2. 4l l/ th。 , 其中未分解层为 3 . 3 o t / h a , 占 16 . 31 % , 始分解层
为 17 . 0 8 1 t / h 。 , 占83 . 69 % (见表 1 1) 。 反映出红松人工林凋落物分解速度很慢 。
表 8 乔 木 层 生 物 量 的 径 级 分 布 单位 : t } h a , %
径级 c( m )
生 物 量
分 配 比
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表 9 下 木 层 生 物 量 的 器 官 分 布 ( t lh a , % )
器 官 叶 根 系 总 计…一4
生物量
分配比
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器 官 地 上 部 分 地 下 部 分
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表 1 1 凋 落 层 生 物 量 的 种 类 分 布 ( t /h a % )
种 类 未 分 解 层 始 分 解 层 总 示1
生 物 量
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(六 ) 立枯生物量
立枯生物量指立枯林木 、 立枯枝的生物总量 。 由于红松人工林内没有立枯林木 , 所
以立枯生物量主要为立枝枯死量 , 经测定计算为 4 。 3 2 8t / h a 。
(七 ) 群落生物量分布结构
红松人工林群落生物量分布 ( 见表 1 2) , 尤以乔木层居最多 , 占群落总生 物 量 的
表 12 群 落 生 物 量 分 布 结 构 单位 : lt 如 , %
层 次
生 物 量
乔 木 层 下 木 层 草 本 层 凋 落 层 } 立 枯 枝 } 合 训
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, 其次是凋落层 , 占 1 5 . 4 1% 。 下木 、 草本层所占较少部分 。 这反映出 乔 木 层二
对人射光线已基本吸收和反射掉 , 进人林内的光线已经非常微弱 , 严重地影响了下木 、
草本层的生物生产力 , 无疑会对森林的养分循环 , 森林的稳定性以及森林的生态功能产
生无益的影响 , 从而也会间接影响林分生产力 , 达不到速生丰产的目的 。
六 、 给论与建议
(一 ) 红松人工林群落结构趋势于不合理 。 一年生叶主要产生于上层 ,下层极少 。 这
表明 , 林冠拥挤 , 仅上层能接受到充足光线 , 严重地阻碍了群落结构的整体效应 。 特别
是下木 , 草本的单位面积产量受到 巨大影响 , 降低了群落结构的稳定性 。
(二 ) 立枯枝量比较大 , 这表明 自然整枝很强烈 , 当自然整枝速度大于高生长 速度
之时 , 将会产生林木 自然稀疏 , 极大降低了林分生产力 。
(三 ) 红松人工林要有合理的密度和林分结构 , 形成多层次的结构 , 提高生物 生 产
力的水平 , 增加单位面积产量 。
鉴于上面情况 , 红松人工林急需进行抚育间伐措施 , 调整群落产量结构 , 提高群落
结构的整体效应 。 这样 , 经济效益与生态效益都会得到提高 。
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