桂东南红锥人工林生物量及分布特征

郑 威 ，申文辉 ，谭一波 ，唐 洁 ，何 锋 ，陆国导

（1. 广西壮族自治区林业科学研究院，广西 南宁 530002；2. 广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁530002；3. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

桂东南红锥人工林生物量及分布特征

郑 威1,2，申文辉1,2，谭一波1,2，唐 洁3，何 锋1,2，陆国导1,2

（1. 广西壮族自治区林业科学研究院，广西 南宁 530002；2. 广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁530002；3. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

为了解红锥人工林的生物量特征，采用径阶标准木收获法建立相对生长方程，对桂东南 12年生红锥人工林的生物量及其分布特征进行了研究。结果表明：红锥人工林乔木层生物量为31.38±1.93 t·hm-2，净生产量为2.62±0.24 t·hm-2a-1；生物量在各器官的分配为干（53.85%）＞根（28.30%）＞枝（10.57%）＞皮（6.32%）＞叶（0.95%），干、根为主要分配器官，两者占总生物量的82.15%；沿树干向上，干、皮生物量逐渐减少，而活枝和叶生物量则呈先增后减少的趋势，活枝、叶生物量在树干高度4～6 m段达到最大；根系生物量以根桩所占的比例最高，细根最小。

红锥人工林；生物量；分布特征；相对生长方程

森林的植被碳库占全球植被碳库的86%以上[1]，在全球碳循环中具有重要地位，森林的固碳能力也是增加温室气体吸收、减缓气候变化的重要途径，对于全球气候变化和碳平衡具有重要意义[2]。由于大规模造林工程的开展和天然林保护力度的加强，我国森林覆盖率逐步提高，森林碳密度也大幅增加，发挥了重要的碳汇作用[3]。但在我国华南、华中等广大地区的森林碳密度大多低于50 Mg C/hm2[4]，处于较低水平，仍有很大的增长潜力，选育具有高碳汇能力的多生态服务功能树种也成为森林固碳增汇途径之一。

红锥Castanopsis hystrix为壳斗科栲属常绿大乔木，在广西、广东、云南和福建均有分布，其材质优良，适应性广，林下伴生有价值极高的红锥菌，林分综合效益高，可作为我国亚热带广泛推广的优良造林树种[5-7]。近年来，采用乡土树种来替代桉树、马尾松等人工纯林成为林业经营的发展方向之一，广西今年将减少400 hm2桉树种植面积转为乡土树种、珍贵树种等，更是凸显红锥等乡土、珍贵造林树种的地位。本研究以红锥人工林为对象，采用标准木法对其生物量及分配特征进行了研究，所得数据有助于揭示红锥林碳汇能力及碳循环过程，为区域碳平衡测算提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广西玉林市林科所（22°48′～22°51′N、110°33′～ 110°37′E）内，属南亚热带季风气候区，年平均气温为21.5 ℃，极端最高温度39.4 ℃，极端最低温度-2.3 ℃，≥10 ℃的年积温400～8 100 ℃，年平均日照在1 800 h以上，年均降水量为1 462～1 847.7 mm，无霜期350～359 d。林地平均海拔约210 m， 平均坡度约35°，土壤以砂页岩发育而成的赤红壤、红壤为主，土层平均厚度在80 cm以上，土壤pH值为4.6～5.2。红锥人工林为2002年种植。林分基本信息见表1。

表1 红锥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，在立地条件基本一致林分中，随机设置3块20 m×20 m样地，对其林木进行每木检尺，调查并记录其灌、草盖度及多样性等指标。

根据林木胸径测定结果，将样地内红锥划分径级选取9株标准木。将所选标准木从根基处伐倒，以2 m为区分段作树干解析，并按2 m区分段分树干、皮、枝、叶，现场称其鲜质量，取样测定含水率，推算各部位干质量。地下部分的生物量测定以干基为中心，取营养面积大小的圆作为其调查范围，按0～20 、20～40、40～60、＞60 cm深度分层挖出所有根系，按细根（d＜0.2 cm）、中根（0.2 cm≤d≤2.0 cm）、粗根（d＞2.0 cm）及根桩称其鲜质量，并取样测其干质量。建立相对生长方程，估算林分各组分的生物量。

生物量评估模型的建立：因林内树高测定存在误差，因此对乔木层生物量模型的拟合，采用相对生长方程W=aDb建立回归模型（a、b为参数，D为胸径）。数据统计分析用SPSS13.0软件，用Excel软件作图。

2 结果与分析

2.1 红锥林分相对生长模型的建立

根据标准木胸径、树高及林木各组分干质量，采用公式W=aDb进行回归分析，建立红锥林各组分的相对生长模型（见表2），判定系数R2在0.746.6～0.953 1之间。干、皮的拟合精度较高，叶、中根、细根拟合精度相对较差，原因可能为相对树干，叶、细根更易受到环境因子的影响。

表2 红锥林各组分回归模型Table 2 Regression models of different organs of Castanopsis hystrix

2.2 乔木层生物量及分配

根据所建立的回归模型及每木检尺数据估算红锥林分乔木层生物量，结果见表3。红锥林林分平均生物量为31.38±1.93 t·hm-2，净生产量为2.62±0.24 t·hm-2。林分密度低的样地单株生物量较高，但林分生物量较低，表明林分密度对林分单株生物量和林分生物量存在一定的影响，但样地间红锥单株生物量、林分生物量均无显著差异。由表4可知，红锥林生物量在各器官的分配表现为干（53.85%）＞根（28.30%）＞枝（10.57%）＞皮（6.32%）＞叶（0.95%），干、根为主要分配器官，两者占总生物量的82.15%。在地下部分生物量（见表5）中，根桩生物量为5.84 t·hm-2，占比达65.77%；粗根为1.79 t·hm-2，占比为20.16%；细根为0.36 t·hm-2，所占的比例仅为4.05%。根桩、粗根在采样中损失较小，但中根、细根损失相对较大，对其测算结果存在估计偏小的可能。

2.3 生物量的空间分布

由图1可知，红锥林的干材和干皮生物量均沿树干高度增加而减少，而活枝和叶生物量则呈先增后减的趋势，活枝在树干高度为4～6 m段达到最大，叶生物量也在4～6 m处达到最高值；林分总生物量也呈现先增后减的趋势，在2～4 m处最大。林分枝、叶分布高度较低，不利于其干材增长。

表3 红锥林乔木层生物量和净生产量†Table 3 The biomass and net production of tree layer in Castanopsis hystrix plantation

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

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

图1 红锥林乔木层地上生物量的空间分布Fig. 1 Spatial distribution of aboveground biomass of stands of Castanopsis hystrix

3 结 论

常用的林木生长模型多采用胸径、树高数据建立，理论上包含胸径、树高的二元模型具有更好的拟合效果，但在野外工作中树高指标往往难以精确测定，存在较大误差，因此，许多研究采用胸径数据建立一元模型。本研究中采用单元相对生长模型可较好地描述所研究的红锥人工林生长情况，11年生红锥人工林生物量为31.38±1.93 t·hm-2，净生产力为 2.62±0.24 t·hm-2，与同气候区凭祥10年生红锥人工林68 t·hm-2差距明显[8]，但均小于同气候区相近林龄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]。研究地虽处于南亚热带季风气候区，水热条件良好，且所选林分为人工种植，但该林分种植后缺乏施肥、间伐、修枝等抚育措施，导致林木生长迟缓；同时林分所在坡地处于风口，常年风速较大，也成为制约林木生长的因素。

红锥林生物量在各器官的分配表现为干（53.85%）＞根（28.30%）＞枝（10.57%）＞皮（6.32%）＞叶（0.95%），其干材率略低于广西凭祥红锥林[11]，但其根系所占比例明显较高，表明该研究区红锥林根系发达，一方面可能是其地上生物受到环境因素制约时，林木将更多生物量分配至地下所致；另一方面，林分郁闭度不高，仅为0.3，复杂的光环境导致林下灌草数量多、盖度高，其根系与红锥形成地下竞争，引起红锥林木对地下根系投入的增大。高地下生物量分配这一特征使得红锥林能更快速地提高土壤有机碳含量，该研究地土壤有机碳密度达172.6 t·hm-2，处于较高水平[12]，表明红锥林具有提高土壤养分、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

广西自然科学基金（2014GXNSFBA118109）；广西优良用材林资源培育重点实验室开放课题（12A0404）；广西优良用材林资源培育重点实验室自主课题（12B0402）

郑 威，工程师，博士；E-mail：zhengwei8686@163.com

郑 威，申文辉，谭一波，等. 桂东南红锥人工林生物量及分布特征[J].中南林业科技大学学报，2016, 36(5): 85-87, 92.

[本文编校：谢荣秀]