闽南山地相思人工林生物量及生产力分析

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相思树种(Acacia spp.)自从20世纪60年代引种以来,在我国热带亚热带地区已有50多年的栽培历史,表现出良好的适生性和丰产性,是一种重要的短周期工业原料林造林树种。由于相思树种具有适应性强、速生、材质优良、根瘤固氮等特性,能够改良土壤的N循环,且凋落物量大,能够滞留地表径流、防止降水直接冲击土壤,减缓土壤侵蚀的发生。根据上述相思类树种的生物学特性,对较为瘠薄的山地生态系统而言,该树种有利于维护林地生产力,从而保证林地资源的可持续利用。探讨相思人工林的生物量和生产力,有利于摸清相思人工林生态系统对自然生产力的利用情况,衡量群落生产力的高低,并进而为深入研究相思人工林生态系统的物质和养分循环提供理论基础。目前,国内相思树种的研究主要集中在引种、选育、病虫害防治、生理生态、生物学特性等方面,也有部分研究涉及森林经营和生产力方面。但是,生物量和生产力的研究鲜见报道,本研究对相思树种的现存生物量和生产力进行了系统的对比分析。通过分析对比3种适宜闽南山地栽培的相思类树种的生物量和生产力,可以为闽南山地适地适树,退化生态系统的恢复重建以及脆弱山地的可持续经营提供选择依据和理论基础。本研究的具体试验林分选择在福建省漳州平和天马国有林场,该区域是相思类树种的适宜分布区,区内天然分布有台湾相思乡土树种,近年来引种的厚荚相思、马占相思、大叶相思等都表现良好。本文对引种营造于一面坡上的3种相思人工林(马占相思、黑木相思、卷荚相思)的林分生物量积累与分配、林下植被的生物多样性、乔木层地上部分各器官生物量与树高、胸径的关系和林分的净生产力等内容进行了探讨,具体研究结果表明:1、相思林分总生物量的积累与分配结果:马占相思人工林林分总生物量为162.70t/hm2,其中乔木层生物量为153.59t/hm2,占总生物量的94.40%,灌木层生物量为1.00t/hm2,占总生物量的0.60%;草本层生物量为4.75t/hm2,占总生物量的2.91%;枯枝落叶层生物量为3.36t/hm2,占总生物量的2.07%;黑木相思人工林林分总生物量为135.65t/hm2,其中乔木层生物量占总生物量的96.27%,灌木层生物量占总生物量的0.98%,草本层占总生物量的0.34%,枯枝落叶层生物量为3.25t/hm2,占总生物量的2.40%;卷荚相思人工林分总生物量为161.49t/hm2,乔木层生物量为161.49t/hm2,占林分生物量的95.00%,灌木层生物量为1.63t/hm2,占总生物量的0.96%,草本层生物量为2.00t/hm2,占总生物量的0.34%,枯枝落叶层生物量为4.87t/hm2,占2.86%。凋落物生物量组成分配情况是未分解层生物量占凋落物生物量的40%左右,半分解层生物量占凋落物生物量的25%左右,分解层生物量占凋落物生物量的30%左右。2、根据标准木的胸径、树高和地上部分各器官的生物量的数据,利用相对生长式W=aDb和W=a(D2H)b方程,建立相思地上部分各器官的生物量W(kg)与胸径D(cm)和树高H(m)的回归方程。结果表明,两式相关系数均很高,最低的为0.840,多数在0.96以上,表明有良好的相关性,皆可用于计算乔木层的生物量。3、相思人工林乔木层生物量的积累与分配结果:3种相思乔木层生物量的分配趋势是基本一致的,树干生物量最大,占乔木层生物量的60%以上,其次为树根生物量,占乔木层生物量的10%左右,再依次为树枝、树叶和树皮。相思地上部分随着树高的增加,树干和树皮的生物量逐渐减小,枝叶的比重逐渐增大。树干和树皮的垂直分布为单峰型,枝叶的垂直分布为正态分布型。相思地下根系的垂直分布趋势与地上部分相似,随着土层厚度的增加,细根的生物量呈现明显下降,大根和中根的生物量下降趋势比较平滑。4、相思林下植被生物多样性及相似性分析表明,马占相思林下植被Shannon-Wiener多样性指数最高,为3.3973,黑木相思其次,为3.3966,卷荚相思群落的物种多样性指数最低。而与物种数目无关的Shannon均匀度指数则以黑木相思林下植被最高,表明其物种组成比较均匀。由于3种相思对生境的影响程度不一,虽然同处在一面山坡且海拔高差较小,其林下植被群落相似性指数只在0.5~0.75之间,为中等相似。5、相思人工林的净生产力是用年平均生长量来表示的。马占相思人工林林分年净生产力为26.557t*hm-2*a-1,乔木层年净生产力为25.593t*hm-2*a-1,灌木层和草本层年净生产力为0.1667t*hm-2*a-1和0.792t*hm-2*a-1;黑木相思人工林林分年平均净生产力为22.067t*hm-2*a-1,乔木层年净生产力为21.767t*hm-2*a-1,灌木层和草本层生物量为0.222t*hm-2*a-1和0.078t*hm-2*a-1;卷荚相思人工林林分年平均净生产力为27.52t*hm-2*a-1,乔木层年平均净生产力为26.915t*hm-2*a-1,灌木层和草本层生物量为0.272t*hm-2*a-1和0.333t*hm-2*a-1
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