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森林是陸地生態系統的主體，在全球陸地生態系統碳循環和碳儲量中占有十分重要的地位(Dixonetal．，1994;Watsonetal．，2000;史軍等，2004;徐新良等，2007)。測定森林群落生物量，可以反映群落利用自然的潛力，衡量群落生產力的高低，也是研究森林生態系統物質循環的基礎(薛立等，2004)。森林喬木層生物量研究是開展森林群落生物量碳庫研究的基礎，國內外已有不少該方面的研究，分別從不同角度分析了樹種生物量的組成與分配特征，并進行了相關因子分析(Chidumayo，1990;林開敏等，1996;Arashkevichetal．，2002;樊后保等，2006;陳美高，2006)。馮宗煒等(1999)總結了全國不同森林類型的喬木樹種生物量異速生長關系，并對其進行了系統分析。杉木(Cunninghamialanceolata)、馬尾松(Pinusmassoniana)是皖南山區重要的用材樹種，也是我國南方重要的造林樹種。常綠闊葉林是皖南典型的亞熱帶植被類型，是區域森林演替的頂級群落類型(周紀倫，1963)。目前，雖然有一些針對常綠闊葉林生物量的研究(張林等，2004;姜萍等，2005;張鵬超等，2010)，但對比分析天然更新形成的常綠闊葉林與人工更新的針葉用材林生物量的研究還未見報道。本研究分析人工針葉純林和天然常綠闊葉林主要樹種的生物量結構，對森林經營與管理具有重要指導意義。 1研究區概況 安徽省嶺南林場地處安徽省休寧縣最南端，與江西省婺源縣及浙江省開化相接(119°10'—119°20'E，29°23'—29°05'N)，屬天目山山脈，山體為復雜的低山丘陵地形。海拔800m以下土壤為黃壤，800～1000m為山地黃壤，1000m以上為山地黃棕壤土。年平均氣溫16.2℃，絕對最高氣溫39.2℃，絕對最低氣溫－8.1℃，年均降水量1800～2200mm，空氣相對濕度＞78%，全年無霜期220天。天然常綠闊葉林近800hm2，占林場總面積的68%。森林類型主要有由甜櫧(Castanopsiseyrei)、木荷(Schimasuperba)等樹種組成的天然常綠闊葉林、馬尾松人工純林和杉木人工純林，草本植物主要有鐵芒萁(Dicranopterisdichotoma)、韓信草(Scutellariaindica)、葉下珠(Phyllanthusurinaria)、魚腥草(Houttuyniacordata)和中華鱗毛蕨(Dryopterischinensis)，具有我國亞熱帶北緣植物分布的典型特征(《安徽植被》協作組，1981;張國斌等，2007)。 2研究方法 選擇研究區內具有代表性的樹種(組)3類:杉木、馬尾松和常綠闊葉樹類，常綠闊葉樹由甜櫧、青岡櫟(Cyclobalanopsisglauca)、木荷和樟樹(Cinnamomumcamphora)組成，3類樹種植株分別選自杉木人工純林、馬尾松人工純林和天然常綠闊葉林，進行完全收獲法外業測定。杉木10株、馬尾松10株、甜櫧3株、青岡櫟2株、木荷3株、樟樹2株，胸徑為6～24cm，起測胸徑為6cm，每2cm為一徑階，每徑階至少選擇1株，接均徑階植株可選擇2～3株，調查記錄每株樣木的起源、年齡、直徑和樹高(表1)。將被選樹木伐倒，分別對樹干、樹枝、樹葉、樹皮和樹根進行收獲法生物量測定。按2m長對樹干、枝和葉測定鮮質量，將樹根分主根(樹樁)和側根2部分進行質量測定。野外分別取每株樹的樹干、枝、葉、皮和根各1.0kg，裝入自動封口的塑料樣品袋中，并標注樹號、樹體部分名稱及樣品鮮質量等內容。將所有樣品帶回實驗室放入85℃恒溫箱中烘干至恒質量，計算各部分干濕比。選用SPSS18.0軟件進行數據計算和統計分析，用sigmaplot11.0軟件作圖。 3結果與分析 3.1生物量異速生長方程 利用3優勢樹種(組)樣木的胸徑、樹高和各器官生物量測定結果，選擇相對生長方程W=aDb和W=a(D2H)b分別建立馬尾松、杉木和闊葉類單株及各器官的生物量異速生長方程，式中D為胸徑，H為樹高，如表2所示。從表2可以看出:一元樹干生物量模型的相關系數R2都在0.84以上，標準誤都在0.15以下，二元的相關系數R2都在0.82以上，標準誤差都在0.12以下;枝與葉的模擬結果相對差一些;整株樹的模擬效果最理想，一元方程的相關系數R2均大于0.95，標準誤差小于0.12，二元方程的相關系數R2均大于0.84，標準誤差小于0.11。本研究選用一元方程W=aDb。 3.2樹木生物量垂直結構特征 將杉木和馬尾松樣木按胸徑劃分為＜10cm(2種樹均3株)、10～18cm(2種樹均3株)和＞18cm(2種樹均4株)共3個徑級，將闊葉樹樣木按胸徑劃分為＜10cm(5株)和10～18cm(5株)共2個徑級，樹干、枝和葉以2m高為等距，主根、側根生物量分配未考慮土深。杉木枝、葉生物量從小徑階到大徑階的變化特點是其分布高度逐漸增加，從主要分布在樹高4～8m處變為主要分布在8～12m。從樹木生物量垂直分布情況來看，各高度總生物量差異小。杉木小直徑(一般處于幼齡階段)樹干上部與下部總生物量大，中間生物量小。各徑級主根與側根生物量比例變化小(圖1)。在胸徑＜18cm時，馬尾松樹干生物量隨樹高增加減幅相近。胸徑＞18cm的樹干中間部位生物量隨樹高變化小。在胸徑＞10cm時，從樹梢向下的第2，3區分段處枝葉總生物量大于同等高度樹干生物量。在＜10cm徑級側根與主根生物量相近，在＞10cm徑級主根生物量較側根生物量明顯占優勢(圖2)。＜10cm胸徑的闊葉樹，其樹干生物量隨樹高增加逐漸減小。整株樹近地面處生物量所占比例最大，其中2～8m高處的干、枝和葉總生物量相近。10～18cm胸徑的闊葉樹生物量0～4m處最大，其次是6～10m處，中間4～6m處生物量比上下部分都小(圖3)。 3.3樹木生物量分配特征 杉木、馬尾松和常綠闊葉樹的樹干生物量均占總生物量的60%以上，馬尾松為68.36%±5.806%，常綠闊葉類為61.92%±6.718%，常綠闊葉樹與馬尾松樹干生物量比例差異顯著(P＜0.05)。常綠闊葉樹樹枝生物量所占比例為14.65%±4.766%，顯著高于其他2樹種樹枝生物量比例(P＜0.05)。3個樹種(組)的樹葉生物量比例均較小，在10%以下，且3者生物量比例差異顯著(P＜0.05)，杉木樹葉生物量比例為8.11%±1.509%，馬尾松樹葉生物量比例為3.40%±0.812%，常綠闊葉樹樹葉生物量比例位于2者之間。從枝葉生物量比例來看，杉木的枝與葉生物量相近，馬尾松、常綠闊葉樹枝的生物量比例分別相當于葉生物量比例的3.3和2.9倍。常綠闊葉樹枝葉總生物量所占比例最大，為19.6%，杉木和馬尾松枝葉總生物量比例分別為16.8%和15.6%。已有研究證明，林木根系生物量占其總生物量的10%～20%(Comeauetal．，1989)。表3可以看出，杉木、馬尾松與常綠闊葉樹地下生物量比例分別為19.59%±2.556%，17.34%±3.923%和17.71%±6.632%，3樹種(組)的根系生物量比例均接近于20%，且3個樹種(組)的根系生物量比例間差異小(表3)。比。杉木、馬尾松和常綠闊葉類樹種的根莖比分別為24.52±3.884，21.24±5.992和22.29±10.857，單因素方差分析(OnewayANONA)發現，樹種間根莖比沒有顯著性差異(P＜0.05)，與中亞熱帶濕潤林分的平均根莖比0.20(0.09～0.25)(Egglestonetal．，2006)和0.24(0.22～0.33)(Mokanyetal．，2006)基本一致。#p#分頁標題#e# 4結論與討論 以往研究表明，要使樹干生物量估測精度在95%以上，需要伐7株以上樣木(張家武等，1984)。本研究各樹種(組)選擇10株樣木建立樹木各器官異速生長方程，可以滿足95%的要求。根莖比是樹根生物量計算的一個重要參數，國際上有不少學者都在此方面做過研究(Cairnsetal．，1997;Levyetal．，2004)，本研究得出的3樹種(組)的根莖比與國際IPCC所推薦的根莖比參考值區間相近。 研究表明，一元和二元各器官生物量估算方程結果相近，精度都可滿足要求。但整株樹的一元方程的R2都大于0.95，標準誤差小于0.12，二元方程的R2大于0.84，標準誤差小于0.11，說明一元方程的精度要高于二元。張家武等(1984)研究表明，在模擬各器官生物量時，一元方程準確度大于二元方程。另外樹高測定比較困難，誤差也較大，樹高值通常是由胸徑與樹高的經驗方程推算得出。目前我國林業調查中所給出的樹高往往是林分的平均樹高，不是實測單株樹高。所以根據林分或樣地的每木檢尺結果選用以胸徑為自變量的回歸方程W=aDb的實用性會更強些(鄭景明等，1998;張治軍等，2006)。本研究單株生物量模擬方程精度高于單個器官生物量模擬方程。 在森林經營撫育中，可調整干、枝、葉生物量比例，充分發揮樹干在生物量積累中的主導作用。今后還需結合林分密度、樹種生物學和生態學特性、立地條件等綜合因素進一步研究樹木本身以及整個森林生態系統的生物量分配規律，為集約化森林經營，增加森林生物量及其碳儲量提供理論依據。
