福建柏7種混交模式林分生物量分配格局與生產力比較研究

李肇鋒，黃碧華，傅成杰，鄭郁善,3

（1.福建林業職業技術學院，福建 南平 353000；2.福建省林業科技試驗中心，福建 漳州 363600；3.福建農林大學林學院，福建 福州 350002）

福建柏7種混交模式林分生物量分配格局與生產力比較研究

李肇鋒1，黃碧華2，傅成杰1，鄭郁善1,3

（1.福建林業職業技術學院，福建 南平 353000；2.福建省林業科技試驗中心，福建 漳州 363600；3.福建農林大學林學院，福建 福州 350002）

摘要：以福建柏7種不同混交模式的混交林為研究對象，通過標準地選擇調查和室內實驗相結合的方式，對比傳統杉木純林，分析混交林分生物量分配格局和林分生產力，以期找到最優的福建柏混交模式。結果表明：混交模式福建柏×火力楠混交林總生物量最大（138.31 t/hm2），其次為混交模式福建柏×火力楠×杉木(116.10 t/hm2)混交林，最低為杉木純林(73.21 t/hm2)；喬木層生物量，混交模式福建柏×火力楠混交林最大（133.23 t/hm2），其次為混交模式福建柏×火力楠×杉木(112.37 t/hm2)，最低的是杉木純林（52.43 t/hm2）；混交模式福建柏×火力楠混交林林分生產力最大，其次為混交模式福建柏×火炬松×杉木，最差的是杉木純林。綜合比較分析，初步得出福建柏×火力楠是福建柏混交林最優的混交模式。

關鍵詞：福建柏；混交林；生物量；分配格局；生產力

福建柏（Fokienia hodginsii(Dunn)Henry et Thomus），別名建柏、滇柏，屬于柏科福建柏屬，國家珍稀瀕危二級保護植物[1]，分布于福建、浙江、廣東、江西、湖南、貴州、廣西、四川及云南等地[2]，樹干通直，木材淡紅褐色，材質好，紋理細致美觀，色澤美麗，有彈性，易加工，耐腐，抗蟲蛀，材面不漆就有光澤，是我國珍貴的高級用材樹種，具有豐富的生態價值和藥用價值，又因樹形優美，四季常綠，也常作為庭園觀賞樹種使用。其適應性強，生長速度快，對立地要求不太嚴格，在中等或較差的立地條件下，福建柏的生長速度比杉木更快，凋落物歸還量大，易分解，具有較高的培肥能力，是發展前景廣闊的重要用材樹種，為我國南方常用造林樹種之一。人工林地力衰退是困擾當前林業界的重大問題之一，而營造混交林是防治地力衰退的重要措施[3]。福建柏可與多種樹種混交成林，其營造的混交林效果好，關于福建柏混交林生長與生態效應、水源涵養、培肥土壤等方面研究已有陸續報道[4-12]。本研究以福建柏與木荷、火炬松、杉木、火力楠、濕地松等伴生樹種作為參試樹種，進行混交造林試驗。本文通過對不同混交模式的福建柏混交林分的生物量和生產力進行調查與分析，試圖找出一種最優的福建柏混交模式和合理的伴生樹種，為具體生產實踐提供科學依據。

1　試驗地概況

試驗地設置在福建省國有南靖林場小山城工區，地理位置為北緯24′26″~24′59″、東經117′00″~117′36″。地勢由西北向東南傾斜，依次分為中低山、丘陵、臺地和河谷平原4個地貌類型區，以丘陵山地為主。氣候溫和，雨量充沛，四季常青，為典型的南亞熱帶海洋性季風氣候。年平均氣溫17.0~21.4℃，1月平均氣溫4~8℃，極端低溫-2.0℃，7月平均氣溫29~34.4℃，極端高溫40.5℃；無霜期321 d，年平均降水量1 580~1 880 mm，年平均相對濕度為79%，土壤以河巖母質上發育的山地酸性粗骨性紅壤為主，土層中厚至深厚，肥力較低。林下植被以芒萁骨和桃金娘為主，其次有東方烏毛蕨、鵝掌柴、野牡丹等。

2　研究方法

2.1標準地選擇

本試驗地建立于2003年初，不同混交模式有福建柏×木荷(h-1)、福建柏×火炬松×杉木(h-2)、福建柏×火力楠(h-3)、福建柏×火力楠×杉木(h-4)、福建柏×濕地松(h-5)、福建柏×火力楠×杉木×濕地松(h-6)、福建柏×杉木(h-7)、杉木純林。2015年1月，試驗調查按隨機區組法進行試驗設計，選擇立地條件一致地塊，設立標準地進行調查。每個處理的標準地面積25.82 m× 25.82 m，每個處理3個重復。

2.2標準地調查

對標準地內樹木進行每木檢尺：胸徑、樹高、枝下高、冠幅。并調查郁閉度(目測法)、立地級、經營措施、地形、海拔高、坡度、坡向、坡形、坡位，植被狀況、種類、高度、多度、蓋度和土層厚度、腐殖質層厚度。根據調查材料計算平均胸徑和平均樹高，用標準木求算出林分蓄積量。

2.3生物量調查與分析方法

2.3.1喬木層

每塊標準地內各樹種各選取標準木1株，采用間接收獲法[12-13]，即按平均標準木法估測群落喬木層的生物量：根據每木檢尺所得的林分平均樹高和平均胸徑，選取平均標準木。按2 m為一區分段稱取各段的樹干、枝、葉鮮重，并稱取地下各部分（根樁、粗根、細根）的鮮重，再按隨機原則抽取各部分樣品，帶回室內將樣品置于105℃恒溫下烘干至恒重，按所測的含水量求算各器官的干物質重，用單位面積上的林木株數和平均標準木的干重（或某一器官干重）求算林分的生物量（或各器官生物量）。

2.3.2下木草本層和枯枝落葉層生物現存量測定

采用直接收獲法[12-13]，即在標準地內布設2個（1× 1 m2）樣方，在樣方內分下木及草本（連根）、枯枝落葉收集稱量，隨機抽取其中一部分樣品帶回室內，烘干測定含水量，最后推算出單位面積的下木及草本、枯枝落葉的生物量。

3　結果與分析

3.1標準地基本情況

混交林營造成功與否很大程度上取決于混交樹種種間關系是否協調，而種間關系的協調除了與樹種本身的特性有關外，還與樹種的混交方式及比例有較大關系。經對混交林的生長調查表明：各混交林的年齡為12年生，其胸徑、樹高、枝下高、冠幅、混交密度和混交比例如表1所示。從林分總生物量看，混交模式（h-3）的生物量最大，為138.31 t/hm2，其次是混交模式（h-4），總生物量為116.12 t/hm2，第三是混交模式（h-2），總生物量為105.96 t/hm2。

表1　標準地基本情況

3.2林分生物量的分配格局

福建柏混交林群落生物量由喬木層、活地被物層(灌木、草本)和凋物落層三者構成。調查結果見表2。

3.2.1林分總生物量及分配

從總生物量的結構（表2）來看，不同混交模式林分生物量分配均以喬木層生物量為最大，其生物量占了林分總生物量的絕大部分，福建柏混交林的喬木層生物量在林分生物量中均占總生物量的90%以上，下木活地被物層生物量占總生物量的比例普遍大于枯枝落葉生物量。喬木層是森林群落的主體，因此增加林分喬木層生物量是提高林分生產力的關鍵。

由各混交林林分生物量比較可知，林分總生物量、喬木層生物量最大為混交模式（h-3），其次為（h-4）；林下植被多為較耐庇蔭的樹種幼苗，其生物量最大為混交模式（h-2），其次為（h-3），第三是（h-4）。隨著混交樹種的不同，喬木層與凋落層生物量變化有較大差異，但與活地被物層生物量有互補關系。

3.2.2喬木層生物量

作為森林生態系統主體的喬木層生物量分配對于林分生產力具有較大影響。喬木層是構成用材林的主要組成部分，其生物量和分配情況直接影響林產品和林副產品的數量和質量。現將不同混交模式的林分喬木層生物量以及各組成器官生物量的計算結果見表3。

福建柏混交林中，不同混交模式的地上地下部分生物量不同，各器官生物量所占總生物量的比例在不同混交模式變化較大。各種混交模式的地上部分生物量大于地下部分生物量，地上部分在林分總生物量所占的比例均在70%以上，甚至有的混交模式高達81%(表3)。但是地上部分比例過大，則可能會造成根/莖比下降，對林分后期的生長發育構成障礙，這種林分必須開始進行人工干預和調整，以獲得林分后期較高的生長速度。福建柏混交林中喬木層生物在各器官上的分配比例大小隨混交伴生樹種的不同而有差異，其生物量基本上遵循著為干>枝>葉>粗根>樁>細根的規律。

表3　各混交模式生物量及其分配表　t/hm2

3.2.3活地被物層生物量

福建柏混交林內，活地被物種類較多。其生物量最大的混交模式（h-2），為4.40 t/hm2，因為其林冠透光度較大，林地的活地被物生長比較旺盛。其次是（h-3）和（h-4），由于火力楠每年都有大量的凋落物，使林地內有較多的活地被物，其數量分別為3.93 t和2.48 t/hm2(表2)。

3.2.4凋落物層生物量

不同的混交模式，其凋落物層生物量也是不同，雖然（h-3）和（h-4）混交模式中火力楠樹種的凋落物量大，但其林下的現存量并不大，原因主要的火力楠的凋落物易分解。而混交模式（h-1）中凋落物現存量最大，達到2.48 t/hm2，林分內生物量小循環速度變慢，凋落物生物量積累增加(表2)。

3.3平均單株生物量分配格局

合理的空間分布格局，很大程度上決定著一個林分能否充分利用林地上的各種資源，即生態營養空間中光、水、肥等因素的充分利用。根據目前生態學研究可得一種共識：林分的地下部分空間分布格局的合理性，與林分的地上部分的空間分布格局具有同等的重要性，也是決定林分能否充分發揮其地力資源的因素之一。林分不同的發育階段，有不同的林分結構。一個林分，無論是地上部分，還是地下部分，只要有發生競爭，均會影響一個林分的生長狀況。各混交模式的福建柏混交林，其地上部分與地下部分的空間分布格局不同。

表4　各混交模式標準木單株生物量及其分配表　kg/株

3.3.1地上部分生物量的分配

樹冠合理分層是充分利用光能，促進林分生長的一個重要條件。因此，考察福建柏混交林中各樹種的生物量的分配對研究混交林的生長狀況具有重要的意義。與其他混交模式的福建柏相比，混交模式（h-3）福建柏枝和葉生物量最大，分別為11.82 kg/株和11.01 kg/株，說明其樹冠生長旺盛，這樣對林分的生物量積累極其有利，混交模式（h-3）中福建柏的單株地上部分生物量高達62.48 kg/株。而混交樹種中，混交模式（h-4）的火力楠單株生物量最高達到94.03 kg/ 株(表4)。

3.3.2地下部分生物量的分配

林分地下部分生物量的多少，是反映林木是否處于旺盛生長時期的重要指標。從表4可以看出，單株地下部分生物的分配與地上部分呈現相似的結果，與其他混交模式的福建柏相比，混交模式（h-3）福建柏地下部分的生物量最大為21.26 kg/株；而混交樹種中，混交模式（h-4）和混交模式（h-3）細根所占地下部分的百分比例均較大的火力楠單株地下生物量最大為28.22 kg/株和21.26 kg/株，這樣，較大的地下部分生物量可以保證有較大吸收面積，使林木個體不會由于根系的養分吸收不足而影響樹種的生長量，造成林分生產力減退，從而有較高有機物合成能力和群落生產力。

3.4林分生產力分析

生產力的大小體現了林分在單位時間內單位面積上的生產能力的強弱，生產力大的表現出能產生更大的經濟效益和生態效益。

表5　不同混交模式林分的生產力分析

如表5所示，不同混交模式的福建柏混交林林分生產力差異明顯，其中以混交模式（h-3）的林分總生物量生產力和喬木層生物量生產力最大，分別達到11.53 t/hm2·a和11.10 t/hm2·a，干材生物量積累速度最快。其次是混交模式（h-4），分別達到9.68 t/hm2·a和9.36 t/hm2·a。最小的是杉木純林，分別為4.61 t/hm2·a 和4.37 t/hm2·a。

4　結論

林分利用太陽光和生產能力的主要表現形式是光合作用制造有機物質，以及有機物質的積累能力即生物量來體現。調查分析結果表明，混交模式（h-3）混交林生物量居于各模式之首(138.30 t/hm2)，其次為混交模式（h-4），第三為混交模式（h-2），最低為杉木純林(55.26 t/hm2)。

喬木層的生物量在某種意義上可以說明森林的直接經濟效益發揮狀況，從分析結果可知，喬木層生物量最大的是混交模式（h-3）混交林，為133.23 t/hm2，其次為混交模式（h-4），第三為混交模式（h-2），最低的是杉木純林，為53.43 t/hm2。

林分生物量和生產力是說明林地生產能力大小的一個非常重要的指標。從總生物量和生產力比較分析結果看，混交模式（h-3）混交林最大，其次為混交模式（h-2），最差的是杉木純林。

通過12年生福建柏不同模式混交林總生物量、喬木層生物量和林分生產力指標的綜合比較分析，初步得出混交模式（h-3）（福建柏×火力楠）是福建柏混交林最優的混交模式，火力楠為最合理的伴生樹種。至于隨著福建柏不同模式混交林分的林齡增大，其生物量分配格局與生產力的變化，有待于進一步的深入探討與研究。

參考文獻：

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（責任編輯：華偉平）

中圖分類號：S791.43

文獻標志碼：A

文章編號：1674-2109(2015)09-0001-05

收稿日期：2015-08-05

基金項目：福建省林木種苗科技攻關四期項目(閩林科[2013]1號)。

作者簡介：李肇鋒（1966-），男，漢族，副教授，主要研究方向：森林培育與森林生態。

通信作者：鄭郁善（1960-），男，漢族，教授，博士生導師，主要研究方向：森林培育。

Comparative Study on the Biomass Allocation Pattern and Productivity of Seven Different Fokienia Hodginsii Mixed Forest

LI Zhaofeng1，HUANG Bihua2，FU Chengjie1,ZHENG Yushan1,3

（1.Fujian Forestry Professional Technology College,Nanping,Fujian 353000；2.Fujian Provincial Forestry Research Center，Zhangzhou，Fujian 363600；3.School of Forestry,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou,Fujian 350002）

Abstract:The article has made a research on the seven different mixed modes of Fokienia hodginsii mixed forest.Through the combination of the standard-chosen survey and indoor experiment,having compared the traditional Cunninghamia lanceolata,and analyzed the mixed forest biomass allocation pattern and forest productivity,the article hopes to find the best Fokienia hodginsii mixed model.The mixed forest model of Fokienia hodginsii×Fire nan has the greatest total biomass(138.31 t/hm2),followed the model of Fokienia hodginsii× Fire nan×Chinese fir(116.10 t/hm2),and the least is one is the Cunninghamia lanceolata(73.21 t/hm2).As for tree layer biomass,the mixed forest model of Fokienia hodginsii×Fire nan has the most,followed by the model of Fokienia hodginsii×Fire nan×Chinese fir (112.37 t/hm2),and the model of Cunninghamia lanceolata has the least(52.43 t/hm2).The productivity of the mixed forest model of Fokienia hodginsii×Fire nan is the best,followed by Fokienia hodginsii×Loblolly pine×Chinese fir,and the worst is Cunninghamia lanceolata. After a comprehensive comparative analysis,the article has made a conclusion that the mixed forest model of Fokienia hodginsii×Fire nan is the best mixed mode of Fokienia hodginsii.

Key words:Fokienia hodginsii,mixed forest,biomass,allocation pattern,productivity