全 文 ：收稿日期: 2003205206
基金项目: 福建省水保站/ 麻竹林生态系统水文和养分研究0及国家/ 十五0攻关重大专项/ 中国森林生态网络体系
- 面. 的研究与示范0 ( 2002BA516A17)资助
作者简介: 邱尔发( 1968 ) ) ,男,福建连城人,博士,副研究员,主要从事森林生态及培育方面研究.
* 感谢福建农林大学生命科学院江茂生老师帮助测定热值!
林业科学研究 2004, 17(6) : 726~ 730
Forest Research
文章编号: 100121498(2004) 0620726205
山地麻竹笋用林生态系统生物量、
生产力及能量结构*
邱尔发1 , 陈卓梅2 , 郑郁善3 , 洪 伟3 , 黄宝龙4 , 杨主泉5
( 11 中国林业科学研究院林业研究所,北京 100091; 21浙江省林业科学研究院,浙江 杭州 310023;
31 福建农林大学林学院,福建 南平 353001; 41 南京林业大学森林资源与环境学院,江苏 南京 210037;
51 桂林工学院,广西 桂林 541004)
摘要:对南靖林场 5 a山地麻竹林生物量、生产力及能量结构进行了研究,结果表明, 麻竹林现存生物
量、能量贮量和移出林外利用的生产力随林龄的增大而增大, 3 a以后竹林地下部分生物量、能量贮量
大于地上部分生物量, 林下植被生物量和能量随竹龄增大而减小, 1、2 a 竹林林下植被能量贮量高于
麻竹林层;麻竹林各组分的热值为 171205 9~ 201280 6 kJ#g- 1 ,灌木的最高, 地表残留物的最低。
关键词:麻竹林;山地;生物量;生产力 ;能量结构
中图分类号: S79515 文献标识码: A
麻竹(Dendrocalamus latiflorus Munro)为我国的重要经济竹种,其栽培已从过去河滩、四旁零
散种植发展到现在的山地规模培育,由于其经济价值近几年才开始被认识,其生物及生态学特
性的研究也刚开始, 有关麻竹山地栽培特性研究文献较少[ 1~ 4]。在麻竹林生物量的研究方面,
由于麻竹林竹丛地下结构较庞大, 挖掘难度较大, 有关麻竹林地下器官全林生物量及林分能量
贮量的报道较少,目前主要进行了麻竹单株地上器官生物量的研究[ 5, 6] ,在竹林群落生物量、生
产力及能量结构方面尚很少报道[ 7, 8] ,有鉴于此,本文对不同林龄麻竹林地上和地下生物量、群
落生物量、竹林生产力利用结构及麻竹林群落能量结构进行较系统研究,探讨不同林龄麻竹山
地笋用林生态系统生物量、生产力利用、能量结构及其分配规律, 为竹林生产潜力预测和今后
的丰产栽培提供理论依据。
1 试验地概况及材料
试验地设于福建省漳洲市南靖国有林场, 属南亚热带季风气候区, 地处 117b20c E, 24b27c
N。海拔 280 m左右,属闽南低山丘陵地带。年平均气温为21 e , 7月平均气温 28 e ,极端最
低气温- 210 e ,极端最高气温 4015 e , \ 10 e 的活动积温 7 476 e , 终年无雪, 霜期短;该地
区气候温暖多雨,年降水量 1 720 mm,雨量分布不均, 较集中于春夏两季;年日照2 052 h,平均
年无霜期 320 d,是麻竹生长的最适区。土壤以沙岩土质发育的山地红壤为主, 土层深厚。植
被以芒萁(Dicranopteris pedata (Houtt1) Nakaike1 )、五节芒(Miscanthus floridulus(Labill1)Warb1)、
桃金娘( Rhodomyrtus tomentosa (Ait1) Hassk1)和蕨类(Pteridium spp1)为主。
1995 ) 1999年春移植母竹造林, 株行距为 5m@5 m,即密度为 400株#hm- 2。造林前期(造
林后 1~ 3 a)每年春季施肥、除草 1次, 4~ 5 a每年春除草 1次,施肥3次, 分别于3月中下旬、6
月上旬和 8月上旬进行。竹林每丛留 3株, 分别为 1 a竹 2株, 2 a竹 1株。
2 研究方法
211 不同林龄林分生物量测定
采用间接收获法[9]测定。2000年4月分别测定1~ 5 a麻竹林( 1995 ) 1999年营造)的平均竹
秆、枝、叶等器官生物量,麻竹林地上部分按 2000年 4月林分平均竹生物量和各造林年度林分株
数计算。地下部分按各年度竹林的竹丛平均蔸幅,每年挖掘 1丛,分蔸、根称质量,计算竹林地下
部分现存生物量。植被生物量和枯落物生物量按 2 m@2 m样方调查,每年测 5个样方。
212 林分生产力及热值的测定方法
林分生产力结构以 2001年(即 2~ 6 a 竹林)移出生态系统外的生物量为计算依据,测定
2001年 3月砍竹(每丛砍 2株, 2 a 竹和 3 a竹各 1株)的生物量及全年挖笋量。
取部分样品在 105 e 烘干,测定其含水量并取得测定热值的干样品。采用氧弹式法热量
计测定热值[ 10, 11]。
3 结果与分析
311 不同林龄麻竹林生物量结构
31111 不同林龄麻竹现存生物量分布格局 从表 1看出,林分各器官生物量随林龄的增加而
增大。造林初期地上部分现存生物量增加速度最快, 2 a的竹林秆、枝、叶生物量分别是 1 a的
2115、1123、1108倍, 这主要是由于麻竹为速生竹种,造林前期麻竹胸径增长速度较快。其次差
异较大的为 4、5 a竹林,地上生物量差异主要与麻竹经营的留竹密度有关。5 a 竹林的地上部
分现存生物量分别是 1~ 4 a竹林的 2197、1170、1145、1129倍。
表 1 不同林龄麻竹林生态系统生物量结构
林龄P
a
密度P
(株#hm- 2)
麻竹林层P( kg#hm- 2)
地上部分
秆 枝 叶
地下部分
蔸 根 总质量
林下植被P( kg#hm- 2)
灌木 草本、藤
地表残留物P
( kg#hm- 2 )
总计P
( kg#hm- 2)
1 1 728 1 930 916 760 1 084 226 4 916 4 915 11 133 1 032 21 996
2 1 612 4 143 1 125 819 1 646 918 8 851 3 346 8 968 1 439 22 604
3 1 504 4 798 1 274 883 5 538 3 296 16 189 0 4 650 2 017 22 856
4 1 467 6 004 1 399 916 21 782 4 234 34 335 0 1 915 3 476 39 726
5 1 436 7 865 1 746 1 085 30 634 4 616 45 945 0 398 1 408 47 751
地下部分生物量最能反映不同造林年限林分生物量增长速度, 因为地下部分没有移出利
用,现存生物量接近于林分各年度累积生物量。从不同造林年度麻竹林地下部分竹蔸和竹根
生物量看,具有较大差异。5 a 竹林的竹蔸生物量分别是 1、2、3、4 a竹林的 28126、18161、5153、
1141倍。各林分竹根生物量差异也较大, 5 a 竹林的竹根生物量分别是 1、2、3、4 a 竹林的
727第 6 期 邱尔发等:山地麻竹笋用林生态系统生物量、生产力及能量结构
20142、5103、1140、1109倍。从各年度林分竹蔸和竹根生物量差异可看出, 竹丛地下部分增加
速度最快的为造林前期, 3 a以后竹林竹蔸生物量已超过竹秆生物量,地下部分生物量也比地
上部分大,随着林龄增大,差异也进一步加大。
31112 不同年龄麻竹林生态系统生物量结构 乔木层生物量随年龄的增大而明显增大(表 1) , 5
a竹林的乔木层生物量是 1、2、3、4 a竹林的 9135、5119、2184和 1134倍,这主要是由林分竹株个体
大小和地下器官累积的差异所造成;各林分林下植被生物量与乔木层生物量呈相反的变化趋势,
随林龄的增大而急剧减小, 1 a竹林是 5 a 竹林的 40132倍,差异很大,林下植被生物量的差异主
要是不同林分郁闭度不同所致; 1~ 4 a竹林的地表残留物随竹龄增加而增加,但5 a竹林锐减, 这
主要是4 a竹林中 1年生草本较多,而低龄竹林多年生的阳生植物占较大的优势,所以, 4 a竹林
除麻竹凋落物外,林下植被干枯物较多,枯落物量较大;从各林分群落现存总生物量看,随林龄的
增大而呈增大的变化趋势, 5 a竹林生物量分别是 1、2、3、4 a竹林的 2117、2111、2109、1120倍。这
说明各林分利用营养空间的程度不同, 1~ 5 a竹林利用空间的能力逐渐增强。
312 麻竹林生态系统移出利用生产力结构
不同林龄林分生产力利用情况不同。从竹笋的利用(表 2)看, 2~ 5 a竹林笋箨、蔸和可食
笋都随林龄的增大而增大,尤其是从4~ 5 a 竹笋产量明显增加,总质量增大了 2175倍,除与 5
a竹林施肥不同有关外,主要是 2~ 3 a竹林利用营养空间不充分所致; 6 a 竹林较5 a竹林略有
减小,这主要是由于 4 a竹林施肥不同所造成。
从竹子的利用看,各器官移出系统外利用的生物量随林龄的增大而增大, 6 a竹林移出的利
用量是 2、3、4、5 a竹林的3130、2103、1161和1130倍,这主要是不同林龄麻竹个体大小不同所致。
不同林龄麻竹生产力总量的变化与竹子的利用情况相似,随林龄的增大而增大。6 a竹林从系统
内移出利用的总质量是 2、3、4、5 a的3182、2145、1196和1118倍。
表 2 不同林龄竹林生产力利用结构 kg# hm- 2# a- 1
林龄Pa 笋
箨 蔸 可食笋 小计
竹
秆 枝 叶 小计 总计
2 289 105 127 520 804 732 452 1 988 2 508
3 374 136 165 675 1 936 804 500 3 240 3 915
4 451 164 199 813 2 416 1 064 604 4 084 4 897
5 1 691 614 745 3 050 3 372 1 060 632 5 064 8 114
6 1 676 608 738 3 022 4 708 1 164 692 6 564 9 586
313 不同林龄麻竹林生态系统能量结构
31311 竹林系统各组分热值 麻竹林系统内各组分的热值为171205 9~ 201280 6 kJ#g- 1 ,秆、枝、
叶、根、蔸的热值分别为 201062 4、181818 2、181719 9、181755 4、191362 9 kJ#g- 1 ,麻竹竹秆的热值最
高,其次为竹蔸、竹枝、竹根,竹叶的最低。草本、灌木、地表残留物的热值分别为 191051 5、201280
6、171205 9 kJ#g- 1 ,灌木的最高,地表残留物的最低。
31312 不同林龄林分麻竹能量结构 从表3可见, 1、2 a竹林竹秆的能量高于其它各器官,但3~
5 a 竹林竹蔸能量贮量明显高于其它各器官。这主要是地下部分各器官没有移出竹林生态系统
外利用,而地上部分秆、枝和叶在竹林经营过程中,每年移出部分利用,另外,麻竹新造林前期由
于竹林个体增长速度较慢,挖笋和砍竹较少,存留在竹丛中的竹蔸量相对也较少,所以,前期能量
728 林 业 科 学 研 究 第17卷
贮量以地上部分占优势,随着林龄的增加,个体数量增长速率的加速,竹林利用量的增大,竹蔸存
留量和能量贮量快速增加,并占据竹林生态系统能量贮量的优势地位。
不同林龄麻竹各器官能量贮量随林龄的增大而增大。地上部分能量贮量最大的为竹秆, 其
次为竹枝,较小的为竹叶。从其平均值看, 竹秆是竹枝和竹叶的 4108、5194倍;从不同林龄林分
看, 1 a竹林地上部分能量只有 5 a竹林的33127%,其地上部分现存能量增加了140 773MJ#hm- 2 ,
5 a竹林地上部分现存能量分别是 2、3、4 a竹林的 1176、1154、1129倍。
地下部分能量贮量最能反映不同林龄能量增长速度,因为地下部分各器官没有移出系统外
利用,现存能量贮量接近于林分各年度累积能量。5个林龄林分地下部分能量贮量都以竹蔸为
最大,其平均值是根的4142倍;从不同林龄地下器官能量贮量看,随林龄的增大而快速增大, 5 a
竹林地下器官能量总贮量是 1、2、3、4 a竹林的 26187、13165、3196、1135倍。从不同林龄相对增长
速率看, 2~ 3 a期间增长速度最快,增加了2145倍, 4~ 5 a 增长较缓,增加了0135倍。
表 3 不同林龄麻竹林能量结构 MJ# hm- 2
林龄P
a
麻竹林层
地上部分
秆 枝 叶
地下部分
蔸 根 小计
林下植被
灌木 草本、藤 地表残留物 总计
1 38 720 17 237 14 227 20 331 4 376 94 892 99 679 212 100 17 757 424 428
2 83 119 21 170 15 332 30 871 17 775 168 267 67 859 170 854 24 759 431 739
3 96 259 23 974 16 530 103 868 63 820 304 451 0 88 589 34 704 427 745
4 120 455 26 327 17 147 408 531 81 983 654 442 0 36 484 59 808 750 734
5 157 791 32 857 20 311 574 554 89 379 874 892 0 7 582 24 226 906 700
平均 99 269 24 313 16 709 227 631 51 467 419 389 33 508 103 122 32 251 588 269
31313 不同林龄麻竹林生态系统能量结构 林分能量结构可以反映生态系统内各成分对营
养空间的利用程度。从构成各林龄麻竹林系统各组成成分的能量看,造林前期( 1、2 a)林下植
被能量贮量占优势, 但后期,乔木层能量贮量占主导地位。从各林龄平均贮量看,乔林层分别
是林下植被和地表残留物层的 3107、3145倍。
从不同林龄麻竹林各组分能量贮量结构看, 乔木层能量贮量随年龄的增大而明显增大, 5
a竹林乔木层能量贮量是 1、2、3、4 a 竹林的 9122、5120、2187、1134倍,这主要是由林分竹株个
体大小及地下器官累积差异所造成;各林分林下植被能量贮量与乔木层能量贮量呈相反的变
化趋势,随林龄的增大而急剧减小, 1、2 a竹林的林下植被能量贮量超过乔木层,这说明新造竹
林乔林层利用空间很不充分。1 a竹林林下植被能量贮量分别是 2、3、4 a竹林的 15155、41190、
101174、489152倍,差异非常悬殊,林下植被能量贮量的差异主要是不同林分郁闭度不同所致;
地表残留物能量贮量在1~ 4 a竹林中随林龄的增大而增加,但5年生竹林则开始出现减少,这
主要是4 a竹林 1 a草本较多,而低龄竹林多年生的阳性植物占较大的优势, 所以, 4 a 竹林除
麻竹凋落物外, 林下植被干枯物较多,地表残留物较大;从各林分现存总能量贮量看, 1~ 3 a竹
林能量总贮量差异不大, 变化范围为 424 428~ 431 739 MJ#hm- 2 , 2 a竹林能量贮量略大于 3 a
竹林,但总体上随林龄的增大而呈增大的变化趋势, 5 a竹林能量贮量分别是 1、2、3、4 a竹林的
2114、2110、2112、1121倍,这说明各林分利用营养空间的充分程度不同,随林龄的增加竹林利
用空间的能力有逐渐增强的趋势。
729第 6 期 邱尔发等:山地麻竹笋用林生态系统生物量、生产力及能量结构
4 小结
麻竹林地上和地下各器官现存生物量随林龄的增大而增大, 3 a以上竹林地下部分的生物
量比地上部分的大, 且其差异随林龄增大而增大。麻竹林系统乔木层随林龄的增大而增大,林
下植被呈相反的变化趋势,但群落总生物量有随林龄的增大而增大的趋势。麻竹林竹笋和竹
子每年移出系统外利用的生物量随林龄的增大而增大。
麻竹林各组分热值的变化范围为 171205 9~ 201280 6 kJ#g- 1 ,最高的为灌木,最低的为地
表残留物。麻竹各器官能量贮量随林龄的增大而增大;群落乔林层能量贮量随林龄的增大而
增大, 但林下植被呈相反的变化规律,且 1、2 a 竹林林下植被能量贮量高于乔林层, 总贮量有
随林龄的增大而呈增大的变化趋势。
参考文献:
[ 1] 肖贤坦,马占兴,朱培琨.麻竹丰产林培育技术与应用[ J] .竹类研究, 1996( 1) : 57~ 60
[ 2] 王存录.麻竹的生物学特性及丰产栽培措施[ J] .华东森林经理, 2000( 3) : 13~ 15
[ 3] 邱尔发,洪伟,郑郁善,等. 麻竹山地笋用林笋期叶片光合及呼吸性状研究[ J] .林业科学, 2001, 37(专刊 1) :148~ 453
[ 4] 邱尔发,郑郁善,洪伟,等.开花和未开花山地麻竹叶片性状比较[ J] .福建林学院学报, 2002, 22(2) : 105~ 108
[ 5] 梁鸿 ,陈学魁.麻竹单株生物量模型研究[ J] .福建林学院学报, 1998, 18( 3) : 260~ 262
[ 6] 周本智,吴良如,邹跃国. 闽南麻竹人工林地上部分现存生物量的研究[ J] .林业科学研究, 1999, 12( 1) : 47~ 52
[ 7] 温太辉.竹林生产力因子的评价[ J] .竹子研究汇刊, 1990, 9(2) : 1~ 10
[ 8] 林益明,李和阳,林鹏,等.福建南靖虎伯寮亚热带雨林竹类植物热值的研究[ J] .竹子研究汇刊, 2000a, 19( 1) 57~ 61
[ 9] 林开敏,俞新妥,邱尔发,等.不同造林密度杉木林分营养空间利用的差异[ J] .浙江林学院学报, 1996, 13( 3) : 243~ 247
[ 10] 林益明. 麻竹竹种群生物量结构和能量分布[ J] .竹子研究汇刊, 2000b, 19( 4): 36~ 41
[ 11] Gupta S K. Energy structure of standing crop in certain grasslands at Gyanpur[ J] . Trop Ecol, 1972, 13: 147~ 155
Study on the Biomass, Productivity and Energy Structure of Dendrocalamus
latif lorus Plantations Planted on Mountainous Areas
QIUEr2fa1 , CHEN Zhuo2mei 2 , ZHENG Yu2shan3 , HONGWei3 , HUANGBao2long4 , YANGZhu2quan5
( 11Research Inst itute of Forestry, CAF, Beijing 100091, China;
21ZhejiangAcademy of Forestry Research,Hangzhou 310023 Zhejiang, China;
31Forestry College,Fujian Agriculture and Forestry University, Nanping 353001, Fujian, China;
41College of Forestry Resource and Environment, Nanjing ForestryUniversity,Nanjing 210037, Jiangsu, China;
51GuilinUniversity of Technology, Guilin 541004, Guangxi, China)
Abstract :Through measuring biomass, productivity and energy structure of different2aged Dendrocalamus latiflo2
rus plantations planted on mountainous areas, results showed that biomass, productivity and energy structure tend2
ed to increase with the age of stand. In the stand aged over three, the structures of the biomass and energy on
ground were larger than those under ground. Biomass and energy of vegetation under forest tended to decrease
with the age of stand, energy store of vegetation layer were larger than that of arbor layer in one2year2old and two2
year2old plantations. Energy value of different groups of forest ranged from 171205 9 to 201280 6 kJ#g- 1 , the
largest was shrub layer, the lowest was litter layer.
Key words: Dendrocalamus latiflorus forest; hills; biomass; energy;productivity
730 林 业 科 学 研 究 第17卷