武陵山区小流域不同年龄结构杜仲人工林生物量研究

罗 佳 ，周小玲 ，田育新 ，陈建华，李锡泉 ，姚 敏

（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

武陵山区小流域不同年龄结构杜仲人工林生物量研究

罗 佳1,2，周小玲2，田育新2，陈建华1，李锡泉2，姚 敏2

（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

为给杜仲林的经营管理提供科学依据，采用收获法，以武陵山区小流域不同年龄结构杜仲人工林作为研究对象，对其生物量进行研究。结果表明：在立地条件基本相同的情况下，杜仲人工林生物量随年龄增大而增加。27年生杜仲人工林单株生物量显著高于5年生杜仲人工林，单株各器官按照生物量由高到低排序均为干、根、枝、皮、叶；在林分生物量组成中，乔木层所占比例最大（74.04%），枯落物层次之（15.92%）。27年生杜仲人工林乔木层生物量为510 741.82 kg/hm2，明显高出5年生杜仲人工林；27年生杜仲人工林年平均净生产力为26 782.13 kg/(hm2·a)，高于其它年龄段杜仲人工林，在各林分中以树干的净生产力最高，树皮最低。

杜仲；生物量；不同年龄结构；武陵山区；小流域

森林生态系统是陆地生态系统中面积最多、最重要的自然生态系统，在维护全球气候系统、调节全球碳平衡等多方面发挥着无法替代的作用[1]。森林生物量作为森林生态系统结构与功能最根本的特征之一，生态系统的营养与能量循环研究首先依赖于生物量数据，因此，国内外关于森林生物量的研究有较多报道[2-12]。

杜仲Eucommia ulmoides，为落叶乔木，杜仲科植物，为国家二级保护植物，具有食用价值（含铜、锌、铁等微量元素及氨基酸）、工业价值（树皮能分泌杜仲胶可用于代替橡胶）、药用价值（树皮能入药）。生长快，生态适应性好，能适应喀斯特山地土壤；萌芽能力强，根系较为发达，固持土壤的能力强，是长江防护林建设过程中主要造林树种之一。关于杜仲的相关研究，曹云等对杜仲林的水文过程进行了较为系统的定位监测[13]，宋留高等[14]研究探讨了杜仲幼树的生长规律，针对其生物量的研究，仅有潘攀[15]等对四川西部和北部丘陵、低山地区的杜仲人工林生物量和生产力进行了研究，以及周政贤[16]等对贵州遵义、湖南慈利26～27年生杜仲人工林进行2 a的生物量研究，然而，针对杜仲中幼龄人工林生物量及其分布格局的系统研究，国内外鲜见报道。

本文中选取武陵山区小流域主要生态经济型树种——杜仲作为研究对象，通过对其中幼龄人工林生物量及其分配格局进行系统研究，以期为杜仲林的经营管理提供科学依据。

1 试验地概况

试验区位于张家界市慈利县。慈利县作为我国第二大杜仲林生产基地，拥有丰富的杜仲资源，杜仲种植面积超过2. 67万hm2，是全国最大的杜仲基地县。试验标准样地设置在湖南省林业科学院慈利生态定位试验研究站（29°30′N，100°10′E），此站地处武陵山脉腹地，位于慈利县零阳镇两溪村女儿寨小流域，距离慈利县西北大约12 km，最高峰为917.4 m，母岩以砂页岩为主，土壤为山地红壤及黄壤。试验地位于亚热带湿润季风气候区，年均降水量达1 347.0 mm，年均气温为16.7 ℃，无霜期达269 d。小流域主要林地类型有：马尾松Pinus massoniana林、杉木Cunninghamia lanceolato林、杜仲人工林、油桐Vernicia fordii人工林、柑桔Citrus reticulataBanco及杂灌林，其中主要以杜仲人工林为主。

2 研究方法

2014年，根据杜仲人工林不同林龄各设置20 m×30 m的标准样地3个，共9个。林地生境条件基本相同，杜仲人工林标准地概况详见表1。

表1 标准地概况Table 1 General situation of the sample plots

对标准地立木进行每木调查，选择5株平均木。将样木伐倒做生物量测定，以2 m为区分段按区分法进行样木分段，用“分层切割法”测定树干、树枝、树皮、树叶及树根的鲜质量并分别混合取样1.0 kg，杀青后（105 ℃，5 min）在85 ℃条件下烘干至恒质量，计算各器官干质量，根据林分密度进行单位面积各林分器官的生物量及总生物量推算。在标准地分别按对角线设置2 m×2 m小样方5个，并记下各小样方内植物的种类与数量。采用“全体收获法”收割各小样方内所有灌木和草本植物及枯落物，各取1.0 kg烘至恒质量，算出干湿比后，推算各单位面积干物质质量。

3 结果与分析

3.1 不同林龄杜仲人工林单株生物量

不同林龄杜仲人工林单株各器官生物量见表2。由表2可知，27年生杜仲人工林中单株生物量（151 330.91 g）明显高于5年生杜仲人工林（5 304.95 g），不同年龄段杜仲人工林单株各器官生物量排序由高到低均为干、根、枝、皮、叶，其中树干生物量分别高达2 394.00、14 225.97、90 340.0 g，占各自单株总生物量的比例分别为45.13%、46.25%、59.70%，树叶生物量最低。不同年龄树种其不同营养器官生物量所占比例略有不同，其中差异最大的是树皮，10年生杜仲人工林单株树皮占单株总生物量的3.59%，而27年生杜仲人工林占10.87%。

3.2 中幼龄杜仲人工林林分生物量

林分生物量的大小在一定程度上反映了该树种生产力的高低。该研究区域杜仲人工林绝大部分尚处于中、幼龄阶段，枯枝较少，本研究中对此年龄段林分生物量进行了研究，结果见表3。由表3可知，在林分生物量组成中，乔木层所占比例（74.04%）最大，枯落物层次之。杜仲林内湿荫，相对湿度较大，林下草本种类少，发育也不好，故草本层生物量均低。

表2 不同林龄杜仲人工林单株各器官生物量Table 2 Biomass of different organs of single trees in E. ulmoides plantations at different age stages

表3 中幼龄杜仲人工林林分生物量Table 3 Biomasses of middle and young E. ulmoides plantations

3.3 不同林龄杜仲人工林乔木层生物量组成

乔木层作为森林群落中的主体部分，整个群落绝大部分的生物量来自于此层。光合作用的产物主要用于呼吸消耗，此外其积累的有机物质按一定比例分配到各器官及组织。不同林龄杜仲人工林乔木层生物量组成见表4。由表4可知，27年生杜仲人工林乔木层生物量为510 741.82 kg/hm2，明显高出5年生杜仲人工林。不同年龄段杜仲人工林乔木层各器官生物量排序由高到低均为干、根、枝、皮、叶，树干所占比例最大，树叶所占比例最小。

表4 不同林龄杜仲人工林乔木层生物量组成Table 4 Biomass composition of tree layers in E. ulmoides plantations at different age stages

3.4 不同林龄杜仲人工林净生产力

植物群落现存量并不能完全反映绿色植物通过光合作用制造有机物质的速率，所以不能用此来计算群落制造有机物的能力的大小，而应该采用生产力大小作为评价的标准。以绿色植物通过光合作用在单位时间及单位面积内所得到的有机物质量作为第一性总生产力。第一性净生产力是第一性总生产力减掉同期植物呼吸的消耗量。森林生态系统中估算第一性净生产力的方法是在同龄人工林中用生物量除以年龄[17]。

由于杜仲为落叶树种，所以叶的生物量可作为其叶的净生产力，其它各器官的净生产力均用相应的生物量除以年龄进行估算。

不同林分的净生产力见图1。由图1可见，27年生杜仲人工林年平均净生产力为26 782.13 kg/(hm2·a)，明显高于其它年龄段，在各林分，以树干的净生产力最高，树皮的最低。

图1 不同林龄杜仲林分单株各器官的净生产力Fig. 1 Net productions of each organs of single plants in E.ulmoides plantations at different age stages

4 结论与讨论

（1）在立地条件基本相同的情况下，杜仲人工林生物量随年龄增大而增加。27年生杜仲人工林中单株生物量（151 330.91 g）明显高于5年生杜仲人工林（5 304.95 g）。不同年龄杜仲人工林单株各器官按照生物量由高到低排序均为干、根、枝、皮、叶。该研究区域杜仲人工林绝大部分尚处于中、幼龄阶段，枯枝较少，本研究中对此年龄段林分生物量进行了研究。在林分生物量组成中，乔木层所占比例最大，枯落物层次之。杜仲林内湿荫，相对湿度较大，林下草本种类少发育较差，故草本层生物量均低。27年生杜仲人工林乔木层生物量为510 741.82 kg/hm2，明显高出5年生杜仲人工林。不同年龄杜仲人工林乔木层各器官按照生物量由高到低排序均为干、根、枝、皮、叶。27年生杜仲人工林年平均净生产力为26 782.13 kg/(hm2·a)，明显高于其它年龄段，在各林分，以树干的净生产力最高，树皮最低。

（2）本研究中未统计枯枝落叶年凋落量及根系的损失量和动物的啃噬量，因此净生产力的估测稍微低于实际值。

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Biomasses ofEucommia ulmoidesplantations with different age structures at small watershed of Wuling Mountain Region

LUO Jia1,2, ZHOU Xiao-ling2, TIAN Yu-xin2, CHEN Jian-hua1, LI Xi-quan2, YAO Min2
(1.Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China;2.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, Hunan, China)

In order to offer a scientific basis for operating and management ofEucommia ulmoidesforest, biomasses of theE. ulmoidesplantations with different age structures at small watershed of Wuling Mountain Region were studied by using harvest method. The results showed that in the basically same site conditions, biomasses ofE. ulmoidesplantations were increased with age. Biomass of single 27-year-old plant inE. ulmoidesplantations was significantly higher than that of single 5-year-old plant. The order of different organs based on single plant biomass from high to low was stem, root,branch, peel, leaf. In the case of stand biomass composition, tree layer accounted for the largest proportion, and litter layer was the second. Biomass of tree layer inE. ulmoidesplantations at 27 years old was 510 741.82 kg/hm2, which was obviously higher than that inE. ulmoidesplantations at 5 years old. Annual average net production ofE. ulmoidesplantations at 27 years old was 26 782.13 kg/(hm2·a), which was higher than the plantations at the other age stages. Net production of stem was the highest, and that of bark was the lowest.

Eucommia ulmoides; biomass; different age structures; Wuling Mountain Region; small watershed

10.14067/j.cnki.1003-8981.2015.03.017 http: //qks.csuft.edu.cn

2015-04-05

国家十三五科技支撑计划课题“长江防护林质量调控与高效经营技术研究与示范”（2015BAD07B04）；湖南省林业科学院青年科研创新基金项目（2013LQJ11）；湖南省林业厅外资办项目“湖南近自然森林经营试验与示范”（2012-HNLYKY-01）。

罗 佳，助理研究员，博士研究生。

陈建华，教授，博士，博士研究生导师。E-mail：cjh11135@sina.com

罗 佳,周小玲,田育新,等.武陵山区小流域不同年龄结构杜仲人工林生物量研究[J].经济林研究,2015,33(3):99－102.

S60；S567.1＋9

A

1003—8981(2015)03—0099—04

[本文编校：闻 丽]