森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)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(chǎn)力的高低，也是研究森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)(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(chǔ)，國內(nèi)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(jìn)行了相關(guān)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(jié)了全國不同森林類型的喬木樹種生物量異速生長關(guān)系，并對其進(jìn)行了系統(tǒng)分析。杉木(Cunninghamialanceolata)、馬尾松(Pinusmassoniana)是皖南山區(qū)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(qū)域森林演替的頂級群落類型(周紀(jì)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(bào)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(jié)構(gòu)，對森林經(jīng)營與管理具有重要指導(dǎo)意義。

1研究區(qū)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(fù)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(xié)作組，1981;張國斌等，2007)。

2研究方法

選擇研究區(qū)內(nèi)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(jìn)行完全收獲法外業(yè)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，接近平均徑階植株可選擇2～3株，調(diào)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(jìn)行收獲法生物量測定。按2m長對樹干、枝和葉測定鮮質(zhì)量，將樹根分主根(樹樁)和側(cè)根2部分進(jìn)行質(zhì)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(biāo)注樹號、樹體部分名稱及樣品鮮質(zhì)量等內(nèi)容。將所有樣品帶回實(shí)驗(yàn)室放入85℃恒溫箱中烘干至恒質(zhì)量，計(jì)算各部分干濕比。選用SPSS18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，用sigmaplot11.0軟件作圖。

3結(jié)果與分析

3.1生物量異速生長方程

利用3優(yōu)勢樹種(組)樣木的胸徑、樹高和各器官生物量測定結(jié)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(guān)系數(shù)R2都在0.84以上，標(biāo)準(zhǔn)誤都在0.15以下，二元的相關(guān)系數(shù)R2都在0.82以上，標(biāo)準(zhǔn)誤差都在0.12以下;枝與葉的模擬結(jié)果相對差一些;整株樹的模擬效果最理想，一元方程的相關(guān)系數(shù)R2均大于0.95，標(biāo)準(zhǔn)誤差小于0.12，二元方程的相關(guān)系數(shù)R2均大于0.84，標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)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(gè)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(gè)徑級，樹干、枝和葉以2m高為等距，主根、側(cè)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(diǎn)是其分布高度逐漸增加，從主要分布在樹高4～8m處變?yōu)橹饕植荚?～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(cè)根生物量比例變化小(圖1)。在胸徑＜18cm時(shí)，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(shí)，從樹梢向下的第2，3區(qū)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(cè)根與主根生物量相近，在＞10cm徑級主根生物量較側(cè)根生物量明顯占優(yōu)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(gè)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(dāng)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(gè)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(fā)現(xiàn)，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。