不同整地措施對1年生尾巨桉林分生物量分配和林下生物多樣性的影響

王志超　杜阿朋　吳志華　陳少雄

摘 要 對不同整地措施下1年生尾巨桉林分生物量的分配調查研究結果表明：3種整地措施間林木的平均單株生物量存在極顯著的差異，其中全墾（8.72 kg/株）﹥帶墾（7.93 kg/株）﹥穴墾（7.01 kg/株）。林下植被生物量也存在著顯著性差異， 其中穴墾（5.38 t/hm2）﹥帶墾（4.03 t/hm2）﹥全墾（2.12 t/hm2）， 生物多樣性帶墾與穴墾要優于全墾。結合林木以及林下植被生物量得出林分總生物量帶墾最大（15.73 t/hm2）， 穴墾次之（15.15 t/hm2）， 全墾最?。?4.15 t/hm2）。綜合考慮各種指標，帶墾這一整地措施更有利于桉樹人工林的可持續經營。

關鍵詞 尾巨桉；整地方式；群落內生物量分布

中圖分類號 S792.39 文獻標識碼 A

生物量作為森林生態系統的特征數據[1-2]，是研究森林生態系統結構和功能的基礎[3-4]。森林生物量是指森林植物群落在其生命過程中所產干物質的累積量，該指標的測定以樹木生物量測定最為重要。森林的生物量受到諸如林齡、密度、立地條件和經營措施等影響，其變異幅度極大。就同一林分內即使胸徑和樹高相同的林木，其樹冠大小、尖削度及單位材積干物質重量也不相同。在同齡林內，由于林木大小不同，根、干、枝葉干物質量對全株所占比率也不相同。森林生物量是森林生態系統的最基本數量特征，既表明了森林的經營水平和開發利用的價值，同時又反映森林與其環境在物質循環和能量流動上的復雜關系。

桉樹是中國熱帶、亞熱帶地區的主要造林樹種，桉樹人工林已成為目前世界上單位面積森林生產力最大的森林生態系統[5]。另外，桉樹具有速生、豐產、抗逆性強、耐貧瘠、干形較好和用途廣泛等優勢[6]，已成為中國南方速生豐產林的主要造林選樹種。因此研究不同經營措施下的桉樹林分生物量的分配差異，不僅可以了解桉樹人工林生物量與經營措施之間的關系，從而為桉樹人工林的生產實踐提供理論指導，更是對桉樹人工林可持續經營有著重要的意義。而整地方式就是經營措施中的1個重要方面，整地是造林的基礎，是在造林前人為改善土壤立地條件的一道重要工序，是人工林培育技術措施的重要組成部分， 是使其適合于林木生長的一種手段[7]，整地與林木生長關系密切，提高整地規格可改善林地微環境，改善林木的根系分布狀態，對幼林生長有促進作用[8-9]，是營林生產中重要措施之一。本研究通過對煉山全墾、穴墾、帶墾3種整地措施下1 年生尾巨桉（E. urophylla×E. grandis）人工林林分生物量的分配差異進行調查，分析對比不同整地措施下的生物量差異性，選出最佳的整地措施，為桉樹人工林的可持續經營提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗地概況 試驗地位于廣東省湛江市南方國家級林木種苗示范基地。地理位置為北緯21°30′，東經111°38′，低丘地貌，最高海拔220.8 m，最低海拔80 m，屬北熱帶溫潤大區雷瓊區北緣，為海洋性季風氣候，年平均氣溫23.1 ℃，極端最低溫1.4～3.6 ℃，極端最高溫度38.1 ℃，年降雨量在1 500 mm以上，5～9月的降雨量占全年的85.5%，年相對濕度80.4%[10]。地貌沿著縱線中央高，東西兩邊低，南北兩端高而中間低，地形多為臺地，相對高度不超過10 m。成土母質北部為砂頁巖，中部為前海沉積物，南部為玄武巖，土壤類型主要有淺海沉積物磚紅壤和玄武巖磚紅壤，其次為砂頁巖紅壤、花崗巖磚紅壤[11]，有機質含量在1%以上，pH 4.5～5.3。土壤肥力中等，氣候很適合桉樹的生長。

1.1.2 試驗材料 試驗林為桉樹純林，組培苗造林，為尾巨桉32-29無性系，林齡為1 a，所有林分的撫育管理措施完全一致。試驗地占地2 hm2，植被、土壤類型等立地條件完全一致。林下植被物種數較少，具體林分狀況見表1。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗地選址于南方國家級林木種苗示范基地，面積為2 hm2。整地時間為2012年6月28號，造林時間為2012年7月1號，采用煉山+全墾、帶墾、穴墾3種不同的整地及造林方式，造林密度為4 m×1.5 m。

1.2.2 數據的測定 林木生物量的調查：2013年7月分別對3種不同整地方式下的尾巨桉進行調查，在各個整地措施中分別選取20 m×20 m的樣地3塊，進行每木調查，各樣地選取1株平均木，共9株平均木，將其伐倒進行樹干解析。生物量的測定是采用“分層切割法”實測選定平均木的葉、枝、桿、根各器官的鮮重量，并分別取樣帶回實驗室在80 ℃下烘至絕干，求含水率，再根據各器官的含水率求各器官的干物質量。

林下植被生物量及生物多樣性的調查：在每種不同的整地措施的處理中分別選取20 m×20 m調查樣地3塊，由于林下基本都是草本，灌木較少，因此在每個樣地中按對角線分別選取3塊1 m×1 m的樣方。對每個樣方內所有植被進行分類全部獲取，稱其鮮重，記錄種名、頻度、蓋度以及平均高。并對每種植物取樣帶回實驗室80 ℃下烘至絕干，求含水率，根據含水率求出各物種的干物質量。同時也通過物種個體數、物種豐富度、Simpson指數、Shannon-Wiener指數、均勻度指數簡單對比了3種整地方式下林分生物多樣性的差異[12-13]。

1.3 數據統計處理

林木生物量的計算采用二元式W=a（D2H）b[14]作為相對生長方程。式中：W、D和H分別為樹木各器官的生物量、地徑和樹高；a、b為參數。通過SPSS軟件對生物量、地徑和樹高進行回歸分析，計算出各器官相對生長方程（見表1）。

林下植被生物多樣性各指標通過以下公式進行處理計算：

物種豐富度：樣地內所有物種數目

Simpson指數：D=1-P

Shannon-Wiener指數：H′=3.321 9（logN-NilogNi）

均勻度指數：Jsw=

式中，S為樣地中物種的種數；Ni為種i的重要值；N為樣地中所有物種的重要值之和；Pi為物種i的相對重要值，Pi=Ni/Ni。

2 結果與分析

2.1 尾巨桉人工林林木生物量

不同整地方式對土壤結構、孔隙度、土壤水分、熱量狀況改善程度不同，從而影響林木的生長。由林分的生長狀況（表2）可以看出，3種整地措施下的林分生長值有著較大的差異，林木平均地徑：穴墾（6.68 cm）﹤帶墾（7.21 cm）﹤全墾（7.32 cm），其中穴墾與另外2種整地措施的差異性達到了顯著水平（p﹤0.05），林木的平均樹高：穴墾（6.90 m）﹤帶墾（6.93 m）﹤全墾（7.50 m）， 其中全墾與另外2種整地措施的差異性達到了顯著水平。但3種整地措施下的林木保存率卻是全墾最小，帶墾最大。

通過對3種不同整地措施下1年生尾巨桉平均單株生物量的調查表明（圖1），不同整地措施下桉樹1年生幼林的平均單株生物量有著極其顯著的差異性（p﹤0.01），其中全墾（8.72 kg/株）﹥帶墾（7.93 kg/株）﹥穴墾（7.01 kg/株），另外在不同整地措施間各相同器官的生物量也有著完全相似的規律，全墾﹥帶墾﹥穴墾。同時同一植株各器官如根、干、枝與葉干物質量對全株所占比率也不相同（表3）， 其中干（47.14%）﹥枝（19.32%）﹥根（17.02%）﹥葉（14.92%），地上部分生物量（81.02%）遠遠大于地下部分生物量（8.98%）。以上結論可以看出，隨著整地程度的加大，對尾巨桉幼林早期的立地條件改善也依次增大。至于這種肥力的激發效應會維持多久，還需進一步的觀測與研究。

2.2 林下植被生物量與生物多樣性

不同整地措施對林下植被生物量以及生物多樣性都有著一定程度上的影響。通過對3種整地方式下尾巨桉人工林林下植被的分析表明（表4），不同整地措施下林下植被的生物量也有著明顯的差異，全墾的平均生物量最?。?.12 t/hm2），與穴墾（5.38 t/hm2）、帶墾（4.03 t/hm2）都有著顯著性的差異（p﹤0.05），其中與穴墾的差異性達到了極顯著（p﹤0.01）的水平，而穴墾與帶墾之間的差異性卻沒有達到顯著水平。由此可看出，隨著整地程度的加大，林下植被的生物量有著下降的趨勢。對不同整地措施下林木地下植被的生物多樣性調查表明（表4）：穴墾與帶墾的物種豐富度以及各多樣性指數基本高于全墾但未達到顯著水平。總體來看，各整地措施間的林下植被生物多樣性差異并不是很大。隨著林木的生長以及土壤恢復自然狀態等因素的影響，整地所帶來的林下植被生物量變異程度將會變小，而整地效應也將慢慢消失。

2.3 尾巨桉林分總生物量

通過3種整地措施下的林木平均單株生物量以及林地的現實密度可以計算出林分中林木的總生物量，發現林木總生物量也有著較大的差異性，其中全墾（12.03 t/hm2）﹥帶墾（11.07 t/hm2）﹥穴墾（9.77 t/hm2），其結論與林木的單株平均生物量規律相同。但綜合林下植被的生物量得出尾巨桉林分的總生物量時發現（圖2），3種整地措施卻出現了明顯的不同。其中帶墾（15.73 t/hm2）最大，穴墾（15.15 t/hm2）次之，全墾（14.15 t/hm2）反而最小。因此，綜合考慮林分的林木生物量和林下植被生物量，帶墾這一整地方式有著明顯的優勢，有利于桉樹人工林的可持續經營。

3 討論與結論

本研究通過對3種不同程度的整地措施下的尾巨桉幼林各指標的調查顯示：帶墾的保存率要優于其他2種整地措施，但差異并不顯著。林分的平均地徑以及平均樹高存在著顯著性的差異，其中全墾﹥帶墾﹥穴墾。3種整地措施間的林木平均單株生物量存在著極顯著的差異，其中全墾最大，帶墾次之，穴墾最小。各相同器官間的生物量也存在著極顯著的差異，也是全墾﹥帶墾﹥穴墾。不同器官所占比例也不相同。這在其他很多樹種如馬尾松[15]、北美紅杉[16]等研究中也有類似的研究結果。

不同整地措施對于林下植被的生物量以及生物多樣性也有著一定的影響，研究表明，3種整地措施中，林下植被生物量存在著顯著性差異，其中全墾最小，帶墾次之，穴墾最大。對于生物多樣性，穴墾與帶墾的生物多樣性要優于全墾，這與林德根[17]的研究結果保持一致。

綜合考慮林木生物量以及林下植被生物量我們可以得出，在尾巨桉幼林階段3種整地措施中帶墾的林分生物量最大，穴墾次之，全墾的林分生物量反而最小。至于以后的變化還需進一步的觀測和分析。

造成以上結果的原因是由于不同的整地措施對土壤結構、孔隙度、土壤水分、熱量狀況改善程度不同，因此對林地土壤早期的土壤肥力的激發程度不同，從而對桉樹幼林的保存率、生長量、林木單株生物量、生物多樣性等都有著不同程度的影響。因此綜合考慮林分生物量、林木生物量、林下植被生物量以及多樣性、保存率、林木生長量等各個方面，采用帶墾的整地方式， 有望取得較好的經濟效益，有利于林下生物多樣性的保護和減少土地的干擾，從而實現桉樹人工林的可持續經營。

參考文獻

[1] Reichle D E. Dynamic properties of forest ecosystems[M]. London： Cambridge University Press，1982.

[2] Somogyi Z， Cienciala E， Makipaa R， et al. Indirect methods of large-scale forest biomass estimation[J]. European journal of Forest Research， 2007（126）： 197-207.

[3] Garkoti S S. Estimates of biomass and primary productivity in a high-altitude maple forest of the west central Himalayas[J].Ecological Research， 2008， 23（1）： 41-49.

[4] Ketterings Q M， Coe R， Noordwijk K， et al. Reducing uncertainty in the use of allometric biomass equations for predicting above-ground tree biomass in mixed secondary forests[J]. Forest Ecology and Management， 2001， 146（1-3）：199-209.

[5] 陳少雄， 劉杰鋒， 孫正軍， 等. 桉樹生物質能源的優勢、現狀和潛力[J]. 生物質化學工程， 2006， 40（增1）： 119-128.

[6] 謝直興， 嚴代碧. 桉樹人工林現狀及其可持續發展[J]. 四川林業科技， 2006， 27（1）： 75-81.

[7] 龍雙紅， 趙秀軍， 楊占陽，等. 不同整地方式對落葉松人工林更新效果的影響[J]. 河北林業科技， 2008（4）： 16-17.

[8] 徐映明. 題解除草劑應用技術[M]. 北京：中國農業出版社，2004.

[9] 賀果山. 不同整地方式對杉木幼林生長影響的研究[J]. 湖南林業科技， 1994 ，21（1）：26-28.

[10] 周群英， 謝耀堅. “根太陽”生根劑在桉樹扦插育苗中的應用[J]. 林業科技開發， 2004， 1（3）： 50-53.

[11] 鐘繼洪， 李淑儀， 藍佩玲，等. 雷州半島桉樹林土壤肥力特征及其成因[J]. 水土保持通報， 2005， 25（3）： 44-48.

[12] 馬克平. 生物群落多樣性的測度方法Ⅰα多樣性的測度方法（上）[J]. 生物多樣性， 1994， 2（3）： 162-168.

[13] 羅素梅， 何東進， 謝益林，等. 林分密度對尾赤桉人工林群落結構與生態效應的影響研究[J]. 熱帶亞熱帶植物學報， 2010， 18（4）： 357-363.

[14] Cienciala E， Cerny M， Tatarinov F， et al. Biomass functions applicable to Scots pine[J]. Trees， 2006， 20（4）： 483-495.

[15] 施友文. 不同整地和施肥方式對馬尾松幼林生長的影響[J]. 福建林業科技， 2005， 32（3）： 43-46.

[16] 彭明俊， 左顯東， 汪政初，等. 不同整地方式及撫育措施對北美紅杉幼林生長的影響[J]. 云南林業科技， 2003（3）： 23-25.

[17] 林德根. 不同整地方式對火炬松幼林生長及林下植物多樣性的影響[J]. 東北林業大學學報， 2000， 28（6）： 1-3.