马尾松天然次生林林分结构动态及生物量研究

摘要

马尾松（Pinus massoniana Lamb.）是荒山造林的先锋树种，也是重要的用材树种，其具有巨大的生态和经济价值。闽北地区具有大量呈片段化或孤岛式分布经过近期人为干扰后自然演替恢复的马尾松天然次生林。本文以福建省闽北地区武夷山市的低山石质山区天然马尾松天然次生林为研究对象，根据林龄、密度和立地共选择28块标准地，分别对其林分特征（密度、郁闭度、胸径、树高、枝下高和冠幅等）、生物量（乔木以及其各器官，林下植被层和枯枝落叶层）进行测定，揭示了不同林分条件下马尾松天然次生林林分直径结构规律和树高结构规律，并建立直径-树高分布模型；研究了马尾松天然次生林林分生物量及其分配、天然林单木生物量组成并建立了马尾松各器官生物量模型。本研究主要结论如下：
　　 （1）马尾松天然次生林林分的直径分布具有一定的规律，其中处于中间径阶的林木株数分布最多，而从中间径阶向最小径阶和最大径阶分布的株数逐渐减少，直径分布呈现出偏度主要为右偏的单峰山状分布。从林分总体看，林分的平均直径接近于株数最多的直径。相同年龄不同密度的林分，随着林分密度的增大，林分直径分布曲线偏度由右偏变成左偏，峰值逐渐减小；相同密度不同年龄的林分，随着林龄的增大直径，林分直径分布曲线左偏偏度不断增大，峰值先增大再减少。
　　 （2）树高分布和直径分布具有相似的分布规律，处于中间径级的林木株数分布最多，而向最小径阶和最大径阶分布的株数逐渐减少，树高分布呈现出有一定偏度的单峰山状分布。从林分总体看，林分的平均树高接近于株数最多的树高。相同年龄不同密度的林分，随着密度的增大，林分树高结构曲线偏度由右偏到左偏；相同密度不同年龄的林分，随着年龄的增大，林分直径分布的偏度先减小后增大。
　　 （3）三参数Weibull分布密度函数能较好的拟合马尾松天然次生林直径分布，大部分标准地的林分直径分布服从三参数Weibull分布，拟合的合格率为82.14％，其拟合效果较好。
　　 （4）林分的树高和直径具有一定的关系性：1）树高和直径存在一定的正相关关系；2）树高具有一定的变化幅度，在同一个直径径阶内最大和最小树高可相差4个径级左右；3）树高分布在中等径阶内株数最多，而最大和最小径阶内株数较少；4）林分的平均树高最接近于林木株数最多的树高。此外，马尾松天然次生林林分树高与直径曲线拟合方程为y=1.2472x08092（R2=0.9742），拟合效果较好。
　　 （5）马尾松天然次生地上各部分生物量：其中乔木层生物量>林下植被层生物量>枯枝落叶层生物量。马尾松天然次生林分的总平均生物量为179.66t/h㎡，其中乔木层生物量为148.18 t/h㎡，占据了生态系统总生物量的82.48％；林下植被层生物量为20.38 t/h㎡，占据了生态系统总生物量的11.34％；枯枝落叶层为11.10t/h㎡，占据了总生物量的6.18％。马尾松天然次生林分中乔木层生物量占有绝对优势，而林下植被层生物量所占比例较小。与马尾松天然林相比，本研究中林下植被层生物量所占比例较高；而与马尾松人工林相比，本研究枯枝落叶层累积的生物量所比例较大。
　　 （6）马尾松天然次生林林分各器官中生物量分配以树干的生物量最高，达117.23 t/h㎡，所占比例为79.67％：树枝次之，为16.11t/h㎡，所占比例为10.95％；然后为树皮，为6.96t/h㎡，所占比例为4.73％；再次则是树根，为6.85 t/h㎡，所占比例为4.65％；以树叶生物量最小，为3.90t/h㎡，所占比例仅为2.65％。
　　 （7）单木生物量的分配随着年龄的变化而变化显著，并有着极好的相关关系。其中树干为正相关，其所占比率所占比例均随年龄的增大而增大，而树枝、树皮、树根、树叶均为负相关，所占比例随年龄的增大而减小。
　　 （8）根据理论经验和文献知识，选择林木直径（D）、树高（H）及（D2H）为自变量，对单木生物量、树干生物量、树枝生物量、树皮生物量、树叶生物量进行拟合，得到各自最优模型：1）单木：LnW=2.503+0.870Ln（D）；2）树干：LnW=0.331+0.036Kn（D2H）；3）树枝：LnW=1.48+0.099Ln（D）；4）树皮：LnW=-1.325+0.422Ln（D2H）；5）树叶：LnW=0.48+0.730Ln（D）；6）树根：LnW=-5.680+0.773Ln（D2H）。依据以上回归方程，可对林分中未来径级的马尾松林木以及马尾松林木生物量发展进行估算。

目录

文摘

英文文摘

Content

1 引言

1.1 研究背景

1.2 林分结构研究动态

1.2.1 林分直径

1.2.2 树种组成

1.2.3 树高分布

1.2.4 树龄分布

1.3 生物量研究概述

1.3.1 实测法

1.3.2 模型法和遥感法

1.4 本研究的意义与内容

1.5 可行性分析

2 研究区域概况和研究方法

2.1 研究区域概况

2.2 研究方法

2.2.1 标准地设置

2.2.2 标准地测定

2.2.3 生长模型的选择

2.2.4 计算和处理

2.3 技术路线

3 结果和讨论

3.1 马尾松天然次生林林分结构特征

3.1.1 林分直径结构

3.1.2 林分树高结构

3.1.3 树高与直径的关系

3.1.4 小结

3.2 马尾松天然次生林生物量研究

3.2.1 林分生物量及其分配

3.2.2 马尾松天然次生林乔木生物量组成

3.2.3 不同年龄马尾松天然林林木单木生物量的分配

3.2.4 马尾松各器官生物量模型

3.2.5 小结

4 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢