鄭 威 ，申文輝 ，譚一波 ，唐 潔 ，何 鋒 ，陸國導

（1. 廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院，廣西 南寧 530002；2. 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室，廣西 南寧530002；3. 湖南省林業(yè)科學院，湖南 長沙 410004）

桂東南紅錐人工林生物量及分布特征

鄭 威1,2，申文輝1,2，譚一波1,2，唐 潔3，何 鋒1,2，陸國導1,2

（1. 廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院，廣西 南寧 530002；2. 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室，廣西 南寧530002；3. 湖南省林業(yè)科學院，湖南 長沙 410004）

為了解紅錐人工林的生物量特征，采用徑階標準木收獲法建立相對生長方程，對桂東南 12年生紅錐人工林的生物量及其分布特征進行了研究。結果表明：紅錐人工林喬木層生物量為31.38±1.93 t·hm-2，凈生產量為2.62±0.24 t·hm-2a-1；生物量在各器官的分配為干（53.85%）＞根（28.30%）＞枝（10.57%）＞皮（6.32%）＞葉（0.95%），干、根為主要分配器官，兩者占總生物量的82.15%；沿樹干向上，干、皮生物量逐漸減少，而活枝和葉生物量則呈先增后減少的趨勢，活枝、葉生物量在樹干高度4～6 m段達到最大；根系生物量以根樁所占的比例最高，細根最小。

紅錐人工林；生物量；分布特征；相對生長方程

森林的植被碳庫占全球植被碳庫的86%以上[1]，在全球碳循環(huán)中具有重要地位，森林的固碳能力也是增加溫室氣體吸收、減緩氣候變化的重要途徑，對于全球氣候變化和碳平衡具有重要意義[2]。由于大規(guī)模造林工程的開展和天然林保護力度的加強，我國森林覆蓋率逐步提高，森林碳密度也大幅增加，發(fā)揮了重要的碳匯作用[3]。但在我國華南、華中等廣大地區(qū)的森林碳密度大多低于50 Mg C/hm2[4]，處于較低水平，仍有很大的增長潛力，選育具有高碳匯能力的多生態(tài)服務功能樹種也成為森林固碳增匯途徑之一。

紅錐Castanopsis hystrix為殼斗科栲屬常綠大喬木，在廣西、廣東、云南和福建均有分布，其材質優(yōu)良，適應性廣，林下伴生有價值極高的紅錐菌，林分綜合效益高，可作為我國亞熱帶廣泛推廣的優(yōu)良造林樹種[5-7]。近年來，采用鄉(xiāng)土樹種來替代桉樹、馬尾松等人工純林成為林業(yè)經營的發(fā)展方向之一，廣西今年將減少400 hm2桉樹種植面積轉為鄉(xiāng)土樹種、珍貴樹種等，更是凸顯紅錐等鄉(xiāng)土、珍貴造林樹種的地位。本研究以紅錐人工林為對象，采用標準木法對其生物量及分配特征進行了研究，所得數據有助于揭示紅錐林碳匯能力及碳循環(huán)過程，為區(qū)域碳平衡測算提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西玉林市林科所（22°48′～22°51′N、110°33′～ 110°37′E）內，屬南亞熱帶季風氣候區(qū)，年平均氣溫為21.5 ℃，極端最高溫度39.4 ℃，極端最低溫度-2.3 ℃，≥10 ℃的年積溫400～8 100 ℃，年平均日照在1 800 h以上，年均降水量為1 462～1 847.7 mm，無霜期350～359 d。林地平均海拔約210 m， 平均坡度約35°，土壤以砂頁巖發(fā)育而成的赤紅壤、紅壤為主，土層平均厚度在80 cm以上，土壤pH值為4.6～5.2。紅錐人工林為2002年種植。林分基本信息見表1。

表1 紅錐人工林林分基本特征?Table 1 The stand characteristics of Castanopsis hystrix Miq. plantation

1.2 研究方法

2013年6月，在立地條件基本一致林分中，隨機設置3塊20 m×20 m樣地，對其林木進行每木檢尺，調查并記錄其灌、草蓋度及多樣性等指標。

根據林木胸徑測定結果，將樣地內紅錐劃分徑級選取9株標準木。將所選標準木從根基處伐倒，以2 m為區(qū)分段作樹干解析，并按2 m區(qū)分段分樹干、皮、枝、葉，現(xiàn)場稱其鮮質量，取樣測定含水率，推算各部位干質量。地下部分的生物量測定以干基為中心，取營養(yǎng)面積大小的圓作為其調查范圍，按0～20 、20～40、40～60、＞60 cm深度分層挖出所有根系，按細根（d＜0.2 cm）、中根（0.2 cm≤d≤2.0 cm）、粗根（d＞2.0 cm）及根樁稱其鮮質量，并取樣測其干質量。建立相對生長方程，估算林分各組分的生物量。

生物量評估模型的建立：因林內樹高測定存在誤差，因此對喬木層生物量模型的擬合，采用相對生長方程W=aDb建立回歸模型（a、b為參數，D為胸徑）。數據統(tǒng)計分析用SPSS13.0軟件，用Excel軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 紅錐林分相對生長模型的建立

根據標準木胸徑、樹高及林木各組分干質量，采用公式W=aDb進行回歸分析，建立紅錐林各組分的相對生長模型（見表2），判定系數R2在0.746.6～0.953 1之間。干、皮的擬合精度較高，葉、中根、細根擬合精度相對較差，原因可能為相對樹干，葉、細根更易受到環(huán)境因子的影響。

表2 紅錐林各組分回歸模型Table 2 Regression models of different organs of Castanopsis hystrix

2.2 喬木層生物量及分配

根據所建立的回歸模型及每木檢尺數據估算紅錐林分喬木層生物量，結果見表3。紅錐林林分平均生物量為31.38±1.93 t·hm-2，凈生產量為2.62±0.24 t·hm-2。林分密度低的樣地單株生物量較高，但林分生物量較低，表明林分密度對林分單株生物量和林分生物量存在一定的影響，但樣地間紅錐單株生物量、林分生物量均無顯著差異。由表4可知，紅錐林生物量在各器官的分配表現(xiàn)為干（53.85%）＞根（28.30%）＞枝（10.57%）＞皮（6.32%）＞葉（0.95%），干、根為主要分配器官，兩者占總生物量的82.15%。在地下部分生物量（見表5）中，根樁生物量為5.84 t·hm-2，占比達65.77%；粗根為1.79 t·hm-2，占比為20.16%；細根為0.36 t·hm-2，所占的比例僅為4.05%。根樁、粗根在采樣中損失較小，但中根、細根損失相對較大，對其測算結果存在估計偏小的可能。

2.3 生物量的空間分布

由圖1可知，紅錐林的干材和干皮生物量均沿樹干高度增加而減少，而活枝和葉生物量則呈先增后減的趨勢，活枝在樹干高度為4～6 m段達到最大，葉生物量也在4～6 m處達到最高值；林分總生物量也呈現(xiàn)先增后減的趨勢，在2～4 m處最大。林分枝、葉分布高度較低，不利于其干材增長。

表3 紅錐林喬木層生物量和凈生產量?Table 3 The biomass and net production of tree layer in Castanopsis hystrix plantation

表4 紅錐生物量的器官分配Table 4 Biomass distribution in organs of Castanopsis hystrix

表5 根系生物量分布Table 5 Distribution of root biomass

圖1 紅錐林喬木層地上生物量的空間分布Fig. 1 Spatial distribution of aboveground biomass of stands of Castanopsis hystrix

3 結 論

常用的林木生長模型多采用胸徑、樹高數據建立，理論上包含胸徑、樹高的二元模型具有更好的擬合效果，但在野外工作中樹高指標往往難以精確測定，存在較大誤差，因此，許多研究采用胸徑數據建立一元模型。本研究中采用單元相對生長模型可較好地描述所研究的紅錐人工林生長情況，11年生紅錐人工林生物量為31.38±1.93 t·hm-2，凈生產力為 2.62±0.24 t·hm-2，與同氣候區(qū)憑祥10年生紅錐人工林68 t·hm-2差距明顯[8]，但均小于同氣候區(qū)相近林齡的香梓楠人工林生物量（82.05 t·hm-2）[9]和杉木林生物量（74.76 t·hm-2）[10]。研究地雖處于南亞熱帶季風氣候區(qū)，水熱條件良好，且所選林分為人工種植，但該林分種植后缺乏施肥、間伐、修枝等撫育措施，導致林木生長遲緩；同時林分所在坡地處于風口，常年風速較大，也成為制約林木生長的因素。

紅錐林生物量在各器官的分配表現(xiàn)為干（53.85%）＞根（28.30%）＞枝（10.57%）＞皮（6.32%）＞葉（0.95%），其干材率略低于廣西憑祥紅錐林[11]，但其根系所占比例明顯較高，表明該研究區(qū)紅錐林根系發(fā)達，一方面可能是其地上生物受到環(huán)境因素制約時，林木將更多生物量分配至地下所致；另一方面，林分郁閉度不高，僅為0.3，復雜的光環(huán)境導致林下灌草數量多、蓋度高，其根系與紅錐形成地下競爭，引起紅錐林木對地下根系投入的增大。高地下生物量分配這一特征使得紅錐林能更快速地提高土壤有機碳含量，該研究地土壤有機碳密度達172.6 t·hm-2，處于較高水平[12]，表明紅錐林具有提高土壤養(yǎng)分、改善土壤的作用。

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Biomass and its distribution pattern of Castanopsis hystrix plantation in southeastern Guangxi

ZHENG Wei1,2, SHEN Wen-hui1,2, TAN Yi-bo1,2, TANG Jie3, HE Feng1,2, LU Guo-dao1,2
(1.Guangxi Forestry Research Institute, Nanning 530002, Guangxi, China; 2. Guangxi Key Lab. of Superior Timber Trees Resource Cultivation, Nanning 530002, Guangxi, China; 3.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, Hunan, China)

In order to understand the biomass of Castanopsis hystrix plantation, a 12 years old Castanopsis hystrix Miq. plantation has been measured by average diameter determination method. The results show that biomass of arbor layer was 31.38±1.93 t·hm-2, the net production was 2.62±0.24 t·hm-2.The distribution of biomass in organs of Castanopsis hystrix Miq. plantation was ordered as follow:stem (53.85%) ＞ root (28.3%) ＞ branch (10.57%) ＞ skin (6.32%) ＞ leaves (0.95%), the biomass was mainly storaged in stem and root, which accounts for 82.15% of the total biomass. The biomass of stem and skin reducing with height, but the biomass of branch and leaf showed a trend of rise fi rst then fall and reached maximum at 4-6 m. Root biomass was the highest in root piles and least in radicula.

Castanopsis hystrix plantation; biomass; distribution pattern; relative growth equation

S718.55+6

A

1673-923X(2016)05-0085-03

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.05.016

2015-03-10

廣西自然科學基金（2014GXNSFBA118109）；廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室開放課題（12A0404）；廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室自主課題（12B0402）

鄭 威，工程師，博士；E-mail：zhengwei8686@163.com

鄭 威，申文輝，譚一波，等. 桂東南紅錐人工林生物量及分布特征[J].中南林業(yè)科技大學學報，2016, 36(5): 85-87, 92.

[本文編校：謝榮秀]