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摘要：为了揭示桂西南尾巨桉人工林生长过程中的生物量和生产力的变化特征，本文采用固定标准地法对广西宁明县1、2、3和4年生尾巨桉人工林的生物量及生产力进行了研究。研究结果显示：尾巨桉人工林乔木层生物量随林龄的增大而逐步积累，分别为9.02、46.53、73.67和97.20t/hm2，其中干材所占的比例随着林龄的增加而明显增大，树枝、干皮和树叶所占的比例则呈现相反的变化趋势。各林龄乔木层净生产力分别为每年9.02、23.26、24.56和24.30 t/hm2，不同林龄净生产力的比例均以干材最大，其次是树根、树枝和树皮，最小是树叶。1～4年生尾巨桉人工林生林下植被生物量为5.42～8.62 t/hm2，随林分生长过程而逐渐积累。研究结果可为该地区桉树人工林的经营管理提供科学依据。
关键词：尾巨桉人工林 生物量 生产力 年龄序列 桂西南
桉树（Eucalyptu）原产澳大利亚及其邻近岛屿，具有适应性强，生长迅速，轮伐期短和经济效益高等特点，2010年全球桉树种植面积已超过2000万hm2，是世界三大人工林树种之一。我国自1890年开始引种桉树，至今已有120多年历史，目前全国桉树种植面积达到400多万hm2，其中广西种植面积约200万hm2，种植面积和蓄积量均居全国第1位，由此以桉树木材为主的商品材产量占全国总产量30%以上，成为全国人工林面积和商品材产量最大的省区。
尾巨桉（Eucalyptus urophylla ×E.grandis）由巨桉（Eucalyptus grandisl和尾叶桉（Eucalyptus urophylla）杂交获得的杂交种，具有速生丰产、抗病能力强，干形圆满通直和经济效益好等优点，已成为我国华南地区实施速生丰产用材林基地建设的主要桉树优良品种（品系）之一，并取得了显著的经济效益和社会效益。目前，国内有关尾巨桉人工林栽培及其相关研究的报道较多。本文通过对广西西南部（桂西南）宁明县不同林龄（1、2、3和4年生）尾巨桉人工林生物量、生产力和分配及其林分年龄的变化趋势进行比较和分析，以揭示尾巨桉人工林生长过程中生物量和生产力的变化规律与趋势，为该区域尾巨桉人工林的经营管理科学依据。
1研究区概况
研究区位于广西西南部的宁明县城中镇怀利村。宁明县处北回归线以南，地理坐标为北纬21°51′～22°58′，东经106°38′～107°36′，属亚热带季风气候区，气候温和，光、热、水充足。年平均气温22.1℃，雨量充沛，年平均降雨量1200mm，年平均日照时数1700 h，试验地属低丘陵地貌类型，海拔120～150 m，土壤为砂岩夹紫色页岩发育形成的赤红壤，土层厚度70～120 cm以上。前茬为马尾松（Pinus massoniana纯林，于2010年7月采伐马尾松林，经炼山和整地后于2011年11月初用尾巨桉DH32.29组培苗定植，造林密度1667株/hm2（株行距2 m×3 m）。定植前每穴施0.50 kg桉树专用基肥，造林后当年7月底结合铲草抚育施0.10kg尿素，9月中旬及2013年4月再结合铲草抚育分别施0.50 kg桉树专用追肥。各不同林龄尾巨桉人工林林分特征见表1。
2研究方法
2.1林分生长和生物量调查
于2012年11月即定植后1年的尾巨桉人工林中，选择立地条件基本一致、林木生长中等的地段设置3块20 m×20 m固定样地，于2012年至2015年的每年11月月底分别对各固定样地林木生长指标（树高和胸径）进行观测，根据林分生长调查结果，分别在固定样地外围选择3株平均木，采用分层收获法测定标准木树叶、树枝、干皮、干材和树根的鲜质量，分别取样500～600 g测定含水率和干质量，计算林分的生物量，林分生产力采用年平均生物量进行估算。
2.2林下植被生物量调查
在每块标准地按对角线于上、中、下位置各设置面积1m×1m小样方3个，调查各样方的植物种类、个体数、高度和覆盖度等。采用样方收获法，分别测定灌木层、草本层和现存凋落物层的鲜质量，分别取样约500 g测定含水率和干质量。
3结果与分析
3.1平均单株木生物量及其分配
表2显示，1、2、3和4年生尾巨桉平均单株林木生物量分别为5.01、26.36、42.71和58.91kg/株，表现出随林分年龄增加而明显增大的趋势，其中生物量的连年增长量（即当年生物量减去前一年的生物量）以2年生（21.38kg/株）最大，分别是3年生（16.35 kg/株）和4年生（16.20 kg/株）的1.31倍和1.32倍。不同林分年龄各器官生物量的分配中以干材生物量所占比例最高，为39.12%～65.30%，随林分年龄的增加而增大；树枝和干皮生物量所占比例为分别为8.52%～23.15%和7.89%～10.38%，均呈现随林分年龄的增加而下降的趋势；树叶生物量所占比例以1年生最高（13.37%），其他林龄之间所占比例的差异不明显；与其他器官相比，树根的生物量所占比例在13.48%～17.15%之间，其变化幅度较小。尾巨桉各器官生物量及其分配的大小次序随林分年龄的不同而存在差异，1年生次序为干材、树枝、树根、干皮、树叶，2年生为干材、树根、树枝、树皮、树叶，3年生和4年生为干材、树根、树皮、树枝、树叶。总的来看，随着林分年龄的增加，尾巨桉生物量组成中不同器官所占比例发生变化，干材生物量的比例逐年增加，而树叶和树枝生物量则呈现逐渐下降的趋势。
3.2连续年龄尾巨桉人工林乔木层生物量及其分配
从表3可以看出，1、2、3和4年生尾巨桉人工林乔木层生物量分别为9.02、46.53、73.67和97.20 t/hm2，呈现出与平均单株木生物量相同的变化趋势。其中生物量增加量以1～2年生最大，达到37.51 t/hm2，其次是2～3年生，为27.14t/hm2，3～4年较小，仅为23.53 t/hm2。按乔木层垂直结构分为树冠（树叶 树枝）树干（干材 干皮）和树根3部分，则1～4年生树冠生物量依次占乔木层生物量的36.52%、16.73%、16.88%和13.49%，总体上表现出随林分年龄的增加而下降的趋势，而树干生物量依次占乔木层生物量为39.12%、56.60%、56.91%和65.24%，随林分年龄的增长而明显增加，且其生物量增长速度要高于乔木层生物量增长速度，因而有利于其经济效益的提高。而从生长过程来看，1～4年生尾巨桉人工林以营养生长为主，同时也向以生殖生长为主阶段逐渐过渡。 3.3林下植被层生物量及其分配
从表4表明，1、2、3和4年生尾巨桉人工林林下植被生物量分别为4.30、5.83、9.02和10.51t/hm2，表现出随林分年龄增加而增大的变化趋势，但由于受定植后前2年铲草抚育的影响，1、2年生尾巨桉人工林灌草层（草本层 灌木层）
生长较差，生物量也较小，分别为0.78和1.05 t/hm2，仅占林下植被生物量的18.14%和18.01%；第3年和第4年灌草层逐渐得到恢复，生物量分别达到3.16和3.53 t/hm2，占林下植被生物量的35.03%和32.65%。而1、2、3和4年生地表现存凋落物层生物量依次为3.52、4.78、5.86和7.28 t/hm2，呈现随林木生长过程而生物量逐渐增加的趋势，不同林分年龄凋落物层生物量占林下植被层生物量比例均达到65.0%以上。因此，减少人为干扰，有利于尾巨桉人工林群落结构和生物多样性的改善，同时对土壤有机物质和养分的生物积累，恢复和维持土壤肥力具有重要作用。
3.4乔木层净生产力
森林的生产力或净第一性生产量是指单位面积在单位时间内森林植物所产生的有机物质的量。由于实验条件的限制，本研究中尾巨桉人工林乔木层净生产力以林木各器官生物量除以林分年龄即年平均生物量来表示，由于没有把林分年凋落物量、年根系损失量及动物啃食数量等统计在内，因此得到的净生产力较实际要低。由表5得知，桂西南1～4年生尾巨桉人工林乔木层的年净生产力每年分别为9.02、23.26、24.56和24.30 t/hm2，随林分年龄增长呈现先快速增长（1～2年）再逐渐减缓（2～3年）后基本稳定（3～4年）的变化趋势。除1年生外，其他林分年龄净生产力均达到每年23.26 t/hm2以上，表现出较高的生物生产力水平。不同器官生物量积累速率最快为干材，每年为3.53～15.87t/hm2；其次是树枝和树根，每年分别为2.09～2.72t/hm2和1.26～3.99 t/hm2；树皮和树叶生物量积累速率最慢，每年分别为0.94～2.22 t/hm2和1.17～1.48 t/hm2。从各器官净生产力的所占比列的分配来看，树叶和树枝的比例随林分年龄的增加而下降，而干材年净生产力所占比例则随林龄的增加而逐渐增大，可见随着林龄的增加，尾巨桉人工林各器官的净生产力的组成发生变化，树叶、树枝的比例逐渐下降，干材的比例则逐渐提高，这对以培育干材为主要经济目的尾巨桉人工林十分有利。
4结论与讨论
桂西南l～4年生尾巨桉人工林乔木层生物量依次为9.02、46.53、73.67和97.20 t/hm2，呈现随林分年龄的增长而明显增加的趋势，其中2、3和4年生生物量略高于福建长泰县相同年龄的尾巨桉人工林（依次为45.14、69.22和92.20 t/hm），明显高于相近区域广西南宁市相近林分年龄的厚荚相思人工林伪10.64、28.70、42.15和76.23 t/hm2，表现该区域尾巨桉人工林具有明显的速生特性。不同林分年龄尾巨桉人工林乔木层经生产力依次为每年9.02、23.26、24.56和24.30 t/hm2，其中2～4年生净生产力明显高于相近区域广西扶绥县和福建长泰县以及福建永安市相同或相近林分年龄的尾巨桉人工林，可见，与南方其他栽培区相比，桂西南尾巨桉人工林具有较高的生物生产力水平。由于4年生时尾巨桉人工林的净生产力处于较高水平，其生物量连年生产量还保持缓慢的增长趋势，干材生长还处于较旺盛的生长阶段，说明4年生尾巨桉人工林还未达到成熟。因此，加强尾巨桉林经营管理尤其是林分营养管理，对充分发挥林地生产潜力，增加尾巨桉人工林的经济生物量仟材，提高其经济效益将具有显著的促进作用。
林下植被作为森林生态系统的重要组成部分，在促进森林尤其是人工林养分循环，恢复、维持以致提高林地生产力中起着重要的作用。而凋落物层则是森林生态系统中有机质的主要储存库和土壤养分的重要来源，对森林尤其是人工林生态系统的养分生物平衡和土壤有机质的增加具有重要作用。目前国内外对桉树减少生物多样性，过渡消耗水分和养分、病虫害问题和林地退化等一系列生态问题一直有争论。由于受炼山、整地和铲草抚育等人为干扰的影响，本研究中不同林分年龄尾巨桉林林下植被层发育均较差，尤其是造林后的前2年，灌草层生物量甚至小于1.0 t/hm2，非常不利于植物多样性的保护和林地地力的恢复和维持。因此，在尾巨桉人工林的经营过程中根据林地土壤养分状况，合理施加有机复合肥，减少对林下植被和凋落物的干扰，同时适当延长轮伐期，培育经济效益更高的桉树大径材，增加林下植物物种的多样性，将有利于林地生态条件的改善，加快林地养分的生物地球化学循环，维持其持久生产力，促进桉树人工林的可持续经营和发展。
关键词：尾巨桉人工林 生物量 生产力 年龄序列 桂西南
桉树（Eucalyptu）原产澳大利亚及其邻近岛屿，具有适应性强，生长迅速，轮伐期短和经济效益高等特点，2010年全球桉树种植面积已超过2000万hm2，是世界三大人工林树种之一。我国自1890年开始引种桉树，至今已有120多年历史，目前全国桉树种植面积达到400多万hm2，其中广西种植面积约200万hm2，种植面积和蓄积量均居全国第1位，由此以桉树木材为主的商品材产量占全国总产量30%以上，成为全国人工林面积和商品材产量最大的省区。
尾巨桉（Eucalyptus urophylla ×E.grandis）由巨桉（Eucalyptus grandisl和尾叶桉（Eucalyptus urophylla）杂交获得的杂交种，具有速生丰产、抗病能力强，干形圆满通直和经济效益好等优点，已成为我国华南地区实施速生丰产用材林基地建设的主要桉树优良品种（品系）之一，并取得了显著的经济效益和社会效益。目前，国内有关尾巨桉人工林栽培及其相关研究的报道较多。本文通过对广西西南部（桂西南）宁明县不同林龄（1、2、3和4年生）尾巨桉人工林生物量、生产力和分配及其林分年龄的变化趋势进行比较和分析，以揭示尾巨桉人工林生长过程中生物量和生产力的变化规律与趋势，为该区域尾巨桉人工林的经营管理科学依据。
1研究区概况
研究区位于广西西南部的宁明县城中镇怀利村。宁明县处北回归线以南，地理坐标为北纬21°51′～22°58′，东经106°38′～107°36′，属亚热带季风气候区，气候温和，光、热、水充足。年平均气温22.1℃，雨量充沛，年平均降雨量1200mm，年平均日照时数1700 h，试验地属低丘陵地貌类型，海拔120～150 m，土壤为砂岩夹紫色页岩发育形成的赤红壤，土层厚度70～120 cm以上。前茬为马尾松（Pinus massoniana纯林，于2010年7月采伐马尾松林，经炼山和整地后于2011年11月初用尾巨桉DH32.29组培苗定植，造林密度1667株/hm2（株行距2 m×3 m）。定植前每穴施0.50 kg桉树专用基肥，造林后当年7月底结合铲草抚育施0.10kg尿素，9月中旬及2013年4月再结合铲草抚育分别施0.50 kg桉树专用追肥。各不同林龄尾巨桉人工林林分特征见表1。
2研究方法
2.1林分生长和生物量调查
于2012年11月即定植后1年的尾巨桉人工林中，选择立地条件基本一致、林木生长中等的地段设置3块20 m×20 m固定样地，于2012年至2015年的每年11月月底分别对各固定样地林木生长指标（树高和胸径）进行观测，根据林分生长调查结果，分别在固定样地外围选择3株平均木，采用分层收获法测定标准木树叶、树枝、干皮、干材和树根的鲜质量，分别取样500～600 g测定含水率和干质量，计算林分的生物量，林分生产力采用年平均生物量进行估算。
2.2林下植被生物量调查
在每块标准地按对角线于上、中、下位置各设置面积1m×1m小样方3个，调查各样方的植物种类、个体数、高度和覆盖度等。采用样方收获法，分别测定灌木层、草本层和现存凋落物层的鲜质量，分别取样约500 g测定含水率和干质量。
3结果与分析
3.1平均单株木生物量及其分配
表2显示，1、2、3和4年生尾巨桉平均单株林木生物量分别为5.01、26.36、42.71和58.91kg/株，表现出随林分年龄增加而明显增大的趋势，其中生物量的连年增长量（即当年生物量减去前一年的生物量）以2年生（21.38kg/株）最大，分别是3年生（16.35 kg/株）和4年生（16.20 kg/株）的1.31倍和1.32倍。不同林分年龄各器官生物量的分配中以干材生物量所占比例最高，为39.12%～65.30%，随林分年龄的增加而增大；树枝和干皮生物量所占比例为分别为8.52%～23.15%和7.89%～10.38%，均呈现随林分年龄的增加而下降的趋势；树叶生物量所占比例以1年生最高（13.37%），其他林龄之间所占比例的差异不明显；与其他器官相比，树根的生物量所占比例在13.48%～17.15%之间，其变化幅度较小。尾巨桉各器官生物量及其分配的大小次序随林分年龄的不同而存在差异，1年生次序为干材、树枝、树根、干皮、树叶，2年生为干材、树根、树枝、树皮、树叶，3年生和4年生为干材、树根、树皮、树枝、树叶。总的来看，随着林分年龄的增加，尾巨桉生物量组成中不同器官所占比例发生变化，干材生物量的比例逐年增加，而树叶和树枝生物量则呈现逐渐下降的趋势。
3.2连续年龄尾巨桉人工林乔木层生物量及其分配
从表3可以看出，1、2、3和4年生尾巨桉人工林乔木层生物量分别为9.02、46.53、73.67和97.20 t/hm2，呈现出与平均单株木生物量相同的变化趋势。其中生物量增加量以1～2年生最大，达到37.51 t/hm2，其次是2～3年生，为27.14t/hm2，3～4年较小，仅为23.53 t/hm2。按乔木层垂直结构分为树冠（树叶 树枝）树干（干材 干皮）和树根3部分，则1～4年生树冠生物量依次占乔木层生物量的36.52%、16.73%、16.88%和13.49%，总体上表现出随林分年龄的增加而下降的趋势，而树干生物量依次占乔木层生物量为39.12%、56.60%、56.91%和65.24%，随林分年龄的增长而明显增加，且其生物量增长速度要高于乔木层生物量增长速度，因而有利于其经济效益的提高。而从生长过程来看，1～4年生尾巨桉人工林以营养生长为主，同时也向以生殖生长为主阶段逐渐过渡。 3.3林下植被层生物量及其分配
从表4表明，1、2、3和4年生尾巨桉人工林林下植被生物量分别为4.30、5.83、9.02和10.51t/hm2，表现出随林分年龄增加而增大的变化趋势，但由于受定植后前2年铲草抚育的影响，1、2年生尾巨桉人工林灌草层（草本层 灌木层）
生长较差，生物量也较小，分别为0.78和1.05 t/hm2，仅占林下植被生物量的18.14%和18.01%；第3年和第4年灌草层逐渐得到恢复，生物量分别达到3.16和3.53 t/hm2，占林下植被生物量的35.03%和32.65%。而1、2、3和4年生地表现存凋落物层生物量依次为3.52、4.78、5.86和7.28 t/hm2，呈现随林木生长过程而生物量逐渐增加的趋势，不同林分年龄凋落物层生物量占林下植被层生物量比例均达到65.0%以上。因此，减少人为干扰，有利于尾巨桉人工林群落结构和生物多样性的改善，同时对土壤有机物质和养分的生物积累，恢复和维持土壤肥力具有重要作用。
3.4乔木层净生产力
森林的生产力或净第一性生产量是指单位面积在单位时间内森林植物所产生的有机物质的量。由于实验条件的限制，本研究中尾巨桉人工林乔木层净生产力以林木各器官生物量除以林分年龄即年平均生物量来表示，由于没有把林分年凋落物量、年根系损失量及动物啃食数量等统计在内，因此得到的净生产力较实际要低。由表5得知，桂西南1～4年生尾巨桉人工林乔木层的年净生产力每年分别为9.02、23.26、24.56和24.30 t/hm2，随林分年龄增长呈现先快速增长（1～2年）再逐渐减缓（2～3年）后基本稳定（3～4年）的变化趋势。除1年生外，其他林分年龄净生产力均达到每年23.26 t/hm2以上，表现出较高的生物生产力水平。不同器官生物量积累速率最快为干材，每年为3.53～15.87t/hm2；其次是树枝和树根，每年分别为2.09～2.72t/hm2和1.26～3.99 t/hm2；树皮和树叶生物量积累速率最慢，每年分别为0.94～2.22 t/hm2和1.17～1.48 t/hm2。从各器官净生产力的所占比列的分配来看，树叶和树枝的比例随林分年龄的增加而下降，而干材年净生产力所占比例则随林龄的增加而逐渐增大，可见随着林龄的增加，尾巨桉人工林各器官的净生产力的组成发生变化，树叶、树枝的比例逐渐下降，干材的比例则逐渐提高，这对以培育干材为主要经济目的尾巨桉人工林十分有利。
4结论与讨论
桂西南l～4年生尾巨桉人工林乔木层生物量依次为9.02、46.53、73.67和97.20 t/hm2，呈现随林分年龄的增长而明显增加的趋势，其中2、3和4年生生物量略高于福建长泰县相同年龄的尾巨桉人工林（依次为45.14、69.22和92.20 t/hm），明显高于相近区域广西南宁市相近林分年龄的厚荚相思人工林伪10.64、28.70、42.15和76.23 t/hm2，表现该区域尾巨桉人工林具有明显的速生特性。不同林分年龄尾巨桉人工林乔木层经生产力依次为每年9.02、23.26、24.56和24.30 t/hm2，其中2～4年生净生产力明显高于相近区域广西扶绥县和福建长泰县以及福建永安市相同或相近林分年龄的尾巨桉人工林，可见，与南方其他栽培区相比，桂西南尾巨桉人工林具有较高的生物生产力水平。由于4年生时尾巨桉人工林的净生产力处于较高水平，其生物量连年生产量还保持缓慢的增长趋势，干材生长还处于较旺盛的生长阶段，说明4年生尾巨桉人工林还未达到成熟。因此，加强尾巨桉林经营管理尤其是林分营养管理，对充分发挥林地生产潜力，增加尾巨桉人工林的经济生物量仟材，提高其经济效益将具有显著的促进作用。
林下植被作为森林生态系统的重要组成部分，在促进森林尤其是人工林养分循环，恢复、维持以致提高林地生产力中起着重要的作用。而凋落物层则是森林生态系统中有机质的主要储存库和土壤养分的重要来源，对森林尤其是人工林生态系统的养分生物平衡和土壤有机质的增加具有重要作用。目前国内外对桉树减少生物多样性，过渡消耗水分和养分、病虫害问题和林地退化等一系列生态问题一直有争论。由于受炼山、整地和铲草抚育等人为干扰的影响，本研究中不同林分年龄尾巨桉林林下植被层发育均较差，尤其是造林后的前2年，灌草层生物量甚至小于1.0 t/hm2，非常不利于植物多样性的保护和林地地力的恢复和维持。因此，在尾巨桉人工林的经营过程中根据林地土壤养分状况，合理施加有机复合肥，减少对林下植被和凋落物的干扰，同时适当延长轮伐期，培育经济效益更高的桉树大径材，增加林下植物物种的多样性，将有利于林地生态条件的改善，加快林地养分的生物地球化学循环，维持其持久生产力，促进桉树人工林的可持续经营和发展。