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2021-4-10 | 农业
森林是陆地生态系统的主体，在全球陆地生态系统碳循环和碳储量中占有十分重要的地位(Dixonetal．，1994;Watsonetal．，2000;史军等，2004;徐新良等，2007)。测定森林群落生物量，可以反映群落利用自然的潜力，衡量群落生产力的高低，也是研究森林生态系统物质循环的基础(薛立等，2004)。森林乔木层生物量研究是开展森林群落生物量碳库研究的基础，国内外已有不少该方面的研究，分别从不同角度分析了树种生物量的组成与分配特征，并进行了相关因子分析(Chidumayo，1990;林开敏等，1996;Arashkevichetal．，2002;樊后保等，2006;陈美高，2006)。冯宗炜等(1999)总结了全国不同森林类型的乔木树种生物量异速生长关系，并对其进行了系统分析。杉木(Cunninghamialanceolata)、马尾松(Pinusmassoniana)是皖南山区重要的用材树种，也是我国南方重要的造林树种。常绿阔叶林是皖南典型的亚热带植被类型，是区域森林演替的顶级群落类型(周纪伦，1963)。目前，虽然有一些针对常绿阔叶林生物量的研究(张林等，2004;姜萍等，2005;张鹏超等，2010)，但对比分析天然更新形成的常绿阔叶林与人工更新的针叶用材林生物量的研究还未见报道。本研究分析人工针叶纯林和天然常绿阔叶林主要树种的生物量结构，对森林经营与管理具有重要指导意义。
1研究区概况
安徽省岭南林场地处安徽省休宁县最南端，与江西省婺源县及浙江省开化相接(119°10'—119°20'E，29°23'—29°05'N)，属天目山山脉，山体为复杂的低山丘陵地形。海拔800m以下土壤为黄壤，800～1000m为山地黄壤，1000m以上为山地黄棕壤土。年平均气温16.2℃，绝对最高气温39.2℃，绝对最低气温－8.1℃，年均降水量1800～2200mm，空气相对湿度＞78%，全年无霜期220天。天然常绿阔叶林近800hm2，占林场总面积的68%。森林类型主要有由甜槠(Castanopsiseyrei)、木荷(Schimasuperba)等树种组成的天然常绿阔叶林、马尾松人工纯林和杉木人工纯林，草本植物主要有铁芒萁(Dicranopterisdichotoma)、韩信草(Scutellariaindica)、叶下珠(Phyllanthusurinaria)、鱼腥草(Houttuyniacordata)和中华鳞毛蕨(Dryopterischinensis)，具有我国亚热带北缘植物分布的典型特征(《安徽植被》协作组，1981;张国斌等，2007)。
2研究方法
选择研究区内具有代表性的树种(组)3类:杉木、马尾松和常绿阔叶树类，常绿阔叶树由甜槠、青冈栎(Cyclobalanopsisglauca)、木荷和樟树(Cinnamomumcamphora)组成，3类树种植株分别选自杉木人工纯林、马尾松人工纯林和天然常绿阔叶林，进行完全收获法外业测定。杉木10株、马尾松10株、甜槠3株、青冈栎2株、木荷3株、樟树2株，胸径为6～24cm，起测胸径为6cm，每2cm为一径阶，每径阶至少选择1株，接近平均径阶植株可选择2～3株，调查记录每株样木的起源、年龄、直径和树高(表1)。将被选树木伐倒，分别对树干、树枝、树叶、树皮和树根进行收获法生物量测定。按2m长对树干、枝和叶测定鲜质量，将树根分主根(树桩)和侧根2部分进行质量测定。野外分别取每株树的树干、枝、叶、皮和根各1.0kg，装入自动封口的塑料样品袋中，并标注树号、树体部分名称及样品鲜质量等内容。将所有样品带回实验室放入85℃恒温箱中烘干至恒质量，计算各部分干湿比。选用SPSS18.0软件进行数据计算和统计分析，用sigmaplot11.0软件作图。
3结果与分析
3.1生物量异速生长方程
利用3优势树种(组)样木的胸径、树高和各器官生物量测定结果，选择相对生长方程W=aDb和W=a(D2H)b分别建立马尾松、杉木和阔叶类单株及各器官的生物量异速生长方程，式中D为胸径，H为树高，如表2所示。从表2可以看出:一元树干生物量模型的相关系数R2都在0.84以上，标准误都在0.15以下，二元的相关系数R2都在0.82以上，标准误差都在0.12以下;枝与叶的模拟结果相对差一些;整株树的模拟效果最理想，一元方程的相关系数R2均大于0.95，标准误差小于0.12，二元方程的相关系数R2均大于0.84，标准误差小于0.11。本研究选用一元方程W=aDb。
3.2树木生物量垂直结构特征
将杉木和马尾松样木按胸径划分为＜10cm(2种树均3株)、10～18cm(2种树均3株)和＞18cm(2种树均4株)共3个径级，将阔叶树样木按胸径划分为＜10cm(5株)和10～18cm(5株)共2个径级，树干、枝和叶以2m高为等距，主根、侧根生物量分配未考虑土深。杉木枝、叶生物量从小径阶到大径阶的变化特点是其分布高度逐渐增加，从主要分布在树高4～8m处变为主要分布在8～12m。从树木生物量垂直分布情况来看，各高度总生物量差异小。杉木小直径(一般处于幼龄阶段)树干上部与下部总生物量大，中间生物量小。各径级主根与侧根生物量比例变化小(图1)。在胸径＜18cm时，马尾松树干生物量随树高增加减幅相近。胸径＞18cm的树干中间部位生物量随树高变化小。在胸径＞10cm时，从树梢向下的第2，3区分段处枝叶总生物量大于同等高度树干生物量。在＜10cm径级侧根与主根生物量相近，在＞10cm径级主根生物量较侧根生物量明显占优势(图2)。＜10cm胸径的阔叶树，其树干生物量随树高增加逐渐减小。整株树近地面处生物量所占比例最大，其中2～8m高处的干、枝和叶总生物量相近。10～18cm胸径的阔叶树生物量0～4m处最大，其次是6～10m处，中间4～6m处生物量比上下部分都小(图3)。
3.3树木生物量分配特征
杉木、马尾松和常绿阔叶树的树干生物量均占总生物量的60%以上，马尾松为68.36%±5.806%，常绿阔叶类为61.92%±6.718%，常绿阔叶树与马尾松树干生物量比例差异显著(P＜0.05)。常绿阔叶树树枝生物量所占比例为14.65%±4.766%，显著高于其他2树种树枝生物量比例(P＜0.05)。3个树种(组)的树叶生物量比例均较小，在10%以下，且3者生物量比例差异显著(P＜0.05)，杉木树叶生物量比例为8.11%±1.509%，马尾松树叶生物量比例为3.40%±0.812%，常绿阔叶树树叶生物量比例位于2者之间。从枝叶生物量比例来看，杉木的枝与叶生物量相近，马尾松、常绿阔叶树枝的生物量比例分别相当于叶生物量比例的3.3和2.9倍。常绿阔叶树枝叶总生物量所占比例最大，为19.6%，杉木和马尾松枝叶总生物量比例分别为16.8%和15.6%。已有研究证明，林木根系生物量占其总生物量的10%～20%(Comeauetal．，1989)。表3可以看出，杉木、马尾松与常绿阔叶树地下生物量比例分别为19.59%±2.556%，17.34%±3.923%和17.71%±6.632%，3树种(组)的根系生物量比例均接近于20%，且3个树种(组)的根系生物量比例间差异小(表3)。比。杉木、马尾松和常绿阔叶类树种的根茎比分别为24.52±3.884，21.24±5.992和22.29±10.857，单因素方差分析(OnewayANONA)发现，树种间根茎比没有显著性差异(P＜0.05)，与中亚热带湿润林分的平均根茎比0.20(0.09～0.25)(Egglestonetal．，2006)和0.24(0.22～0.33)(Mokanyetal．，2006)基本一致。
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