落叶松人工林生物量模型研究

生物量实质是绿色植物在单位面积上通过同 化器官进行光合作用积累的有机质和能量, 而林分 生物量是森林生态系统最基本的数量特征, 它既表 明森林的经营水平和开发利用的价值, 同时又反映 森林与其环境在物质循环和能量流动上的复杂关 系。关于立木生物量模型的建立, 到目前为止一直 认为由 K ittredge 引进的所谓相对生长 方程 ( A llo
植物研究 2010, 30( 6): 747~ 752 Bu lletin of Botan ical R esearch
落叶松人工林生物量模型研究
金钟跃 贾炜玮* 刘 微
( 东北林业大学, 哈尔滨 150040)
摘 要 以不同年龄、不同密度的落叶松 ( Larix olgensis) 人工林为研究对象, 基于 19块 标准地 95株标准木 的树干 解析、枝解析的生物量数据, 研究不同大小树木 因子 (胸径、树高、冠幅等 )与单木 各分量 ( 树干、枝、叶 )生物 量之间 的关系, 应用统计分析软件建立落叶松单木各部分生物量的回归模型。利用单木各部 分生物量回 归模型方 程估测 落叶松人工林各林分的总生 物量, 并分析了不同年龄及林 分密度下 林分生 物量的 变化规 律: 林 分的生 物量随 年龄 的增加而不断增长, 树干的生物量的比例是最大的, 同时也是随着年龄的增长而不断的增 加, 而树 枝和树叶 的生物 量的比例比较小, 林分的生物量随林分密度的增加而不 断增加。最 后建立 林分生 物量模 型, 为 落叶松 人工林 的研 究提供基础资料, 为了解落叶松人工林的生产力, 对其进行合理经营提供科学依据。 关键词 落叶松; 人工林; 生物量; 模型 中图分类号: S758. 1 文献标志码: A 文章编号: 1673- 5102( 2010) 06- 0747- 06
基金项目: 中央高校基本科研业务经费专项资金资助 ( DL09BA 10) 第一作者简介: 金钟跃 ( 1961 ) , 男, 硕士研究生, 主要从事林分生长收获模型的研究。 * 通讯作者: E m ia:l jiaww 2002@ 163. com 收稿日期: 2010- 06- 10
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Fra Baidu bibliotek植物研究
物量, 对每轮内的全部枝条进行枝条因子的测定:
枝的方位角 ( ) 、总着枝深度, 即枝条基部到树梢
的距离 ( DINC ) 、着 枝角度 ( ) 、基 径 ( BD ) 、枝长
( BL )和弦长 ( BCL ) 等, 并选择标准枝, 在截面上测 定枝条的年轮数作为枝条的观测年龄 ( R ING ) , 用
我国森林生物量的研究开始于 20世纪 70年 代后期, 最早是潘维侍等对杉木人工林的研究 [ 7] , 其后是冯宗炜对马尾松人工林以及李文华等对长 白山温带天然林的研 究 [ 8, 9] 。有些学 者对东北东 部山区红松人工林群落生物量进行了测定和研究。 根据相对生长法和样方收获法分别调查了乔木层、 下木层、草本层、凋落层的生物量, 通过群落生物量 分布结构分析, 红松人工林急需进行抚育间伐, 调 整群落产量结构, 提高群落结构的整体效应 [ 10 ] ; 我 国对于红松人工林生物量的研究也有一些突破的 进展, 穆丽蔷对黑龙江省地区红皮云杉人工林的生 物量和净生产量进行了测定和研究, 建立了具有较 多参考价值的生物量方程 ; [ 11] 穆丽蔷和赵勃等人 在研究红皮云杉人工林生物量及生产力的基础上, 分析了红皮云杉人工林生物量的空间分布格局及 其产量结构 [ 12 ] 。冯宗炜等总结了全国不同森林类 型的生物量及其分布格局 [ 13] 。目前, 在我国有关 研究者对几十种树种的生物量进行了研究, 研究最 多 的 是 杉 木 [ 14~ 16] , 对 松 类 [ 17~ 19 ] , 其 他 阔 叶 树 种 [ 20~ 23 ] 也有较多的研究。
m etric grow th equation)是一种较理想的单木模型, 简称为 CAR ( Constant A llom etric R at io ) [ 1] 。 R uark 等认为林木各维量的相对生长率随林木大小的变
化不是一个常数, 进而提出了 VAR ( Variab le A llo m etric R at io) 模 型 [ 2] , 最 早有 关 生物 量的 研 究是 Eberm eryer于 1876年在德国进行的几种森林的树 枝落叶量和木材重量的测定 [ 3] ; 后来 Boysen在研
Stand B iom ass P rediction M odel for Larix olgensis P lantation
JIN Zhong Y ue JIA W eiW ei* L IU W ei
( N orth east Forestry U n ivers ity, H arb in 150040 )
Abstract Based on the b iom ass data from stem and branch analysis of 95 trees in 19 sam ple plots, w ith differ ent ages and densit ies o f larch( Larix olg ensis) p lantation as study objec,t the relationsh ip betw een different fac to rs ( d iam eter at breast heigh,t tree heigh,t crow n, etc. ) and indiv idual tree com ponents ( stem, branch, leaf) biom ass w as stud ied, and the regression m odels for various parts o f b iom ass o f ind iv idua l larch w ere estab lished using statistica l ana lysis softw are. T he regression m odels w ere used to estim ate the tota l b iom ass o f larch p lanta t ion stand. V ar iat ion o f stand biom ass in d ifferen t ages and stand densitiesw as analyzed. It show ed that stand b i om ass increasesw ith age, the proport ion o f stem b iom ass is the larges,t w hich a lso increasesw ith age continuous ly, but the propo rtion of b iom ass of branches and leaves is re la tive ly sm al.l S tand b iom ass increases w ith stand density. F inally, stand b iom ass m ode l for larch is established. The results prov ided basic inform ation on larch planta tion for research and sc ientific basis for its reasonable m anagem en,t facilitated the understanding o f the product iv ity of larch p lantation. K ey w ord s Larix olg ensis; plantation; biom ass; m odel
在 - 34. 7# , 年积温 2 547# , 年平 均降 水量 550
mm, 全年日照时数 1 955 h, 无霜期 120 d左右。土
壤类型主要以暗棕壤为主, 还有少量的白浆土、草 甸土、沼泽土及泥炭土的分布。植被属小兴安岭
张广才 岭 亚区。天然 林主 要树 种 有蒙 古 栎 ( Q.
m ongolica ) 、黑桦 ( B etula davurica )、山杨 ( Popup lus
davidiana )、白桦 ( B elula p latyphylla ) , 人工林主要
树种为落叶松 ( Larix olgensis )、红松 ( P inus kora ien sis) 和樟子松 ( P inus sy lvestris) 。该林场天然林面积 为 3 597 hm2, 蓄 积为 407 340 m3; 人 工林 面积为 9 482 hm 2, 蓄积为 1 005 400m3。
目前我国落叶松人工林较少, 李景文等曾对不 同种源长白落叶松生长的比较研究, 发现优势林分 的树干生物量积累的比重较常规林分高, 证明了该 罕见优势林分速生原因的内质性, 是一个难得的优 良种源 [ 24] 。本文以不同年龄、不同密度及不同立 地条件下的落叶松人工林为研究对象, 建立落叶松 单木各部分生物量的回归模型, 利用回归模型方程 估测落叶松人工林各林分的总生物量, 以期对落叶 松人工林的研究提供基础资料, 也为了解落叶松人 工林的生产力, 以对其进行合理经营提供科学依据。
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究森林自然稀疏问题时, 研究了森林 的初级生产 量 [ 4] ; 1929~ 1953年, Burger研究了树叶生物量和 木材生 产的关系 [ 5] 。此后在 IBP ( 国际生 物学计 划 ) 和 MAB( 人与生物圈 )的推动下, 生物量的研究 发展迅速, 有关学者研究了地球上主要森林植被类 型的生物量和生产力, 估算了地球生物圈的总生物 量。研究方法变得多样化, 精确度也逐渐提高 [ 6] 。
内对每木定位 ( 确定 x、y坐标 ) 并逐株测定其胸径 ( D) 、树高 ( H ) 和第一活枝高 ( H B) 等主要测树因
子。每块标准地根据每木检尺结果进行归类, 并按
径阶由小到大的顺序采用等断面径级标准木法将
林木分为 5级, 计算各径级的平均直径及平均高,
以此为标准在标准地外选择 5株标准木作为枝解 析样木, 进行枝解析的同时测定树木各个部分的生
于 105# 恒温下烘干至恒重, 烘干后称干重。枝及
叶的生物量采用平均重量标准枝法进行。其最后
的计算公式分别为:
( 1)枝、叶的干重:
第
i轮枝干重
=
第
i 轮枝鲜重
∃
样枝去叶枝干重 样枝去叶枝鲜重
6期
金钟跃等: 落叶松人工林生物 量模型研究
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第
i轮叶干重
1 研究地概况及资料整理
1. 1 研究地概况 研究地区为黑龙江省佳木斯市孟家岗林场, 其
地理坐标为 130 32!42∀~ 130 52!36∀E, 46 20!16∀~ 46 30!50∀N。该林场地处完达山西麓余脉, 以低山 丘陵为主, 坡度较为平缓, 大部分坡 度 10 ~ 20 ,
平均海拔 250 m。气候属东亚大陆性季风气候, 年 平均气温 2. 7# , 极端最高气温 35. 6# , 最低气温
1. 2 标准地设置
本文选择不同年龄、不同立地和不同密度的落
叶松人工林中有代表性的林分, 于 2007年至 2008
年在孟家岗林场总共设置了 22块标准地, 所选林 分均生长正常, 并根据课题要求, 所选择的标准地
都为年龄较大, 树木也较大的落叶松大径材林分,
且每块标准地的株数一般不少于 70株。在标准地
游标卡尺在截面上测量每年枝条基径宽度, 并用皮
尺测量每年的枝长生长 ( 基径精确到 0. 1 mm, 枝长
精确到 0. 1 cm )。称各区分段的树干鲜重, 各区分 段的总和即为全树干的鲜重。按平均断面积法截
取圆盘, 作为样品称其鲜重, 将圆盘的树皮剥下, 做
为树皮样品, 再称其鲜重, 将去皮圆盘和皮样品置