延邊地區(qū)天然赤松林的生(楊俊杰).doc

學(xué)校代碼： 10184學(xué) 號： 2034030229 延 邊 大 學(xué) 本科畢業(yè)論文本科畢業(yè)設(shè)計（題 目：延邊地區(qū)天然赤松林的生物量及生產(chǎn)力研究學(xué)生姓名：楊俊杰學(xué) 院：農(nóng)學(xué)院專 業(yè)：林學(xué)班 級：2003級指導(dǎo)教師：羅廣軍 講師二七 年 五 月延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文摘 要本文在劃分延邊地區(qū)天然赤松林分密度級的基礎(chǔ)上，采用分層切割法調(diào)查和測定天然赤松林的葉生物量及其分布格局。還從葉量、葉生產(chǎn)效率及空間分布等方面分析了天然赤松林的合理密度結(jié)構(gòu)，研究結(jié)果表明，當(dāng)密度為1500株/hm2時，天然赤松林的凈生產(chǎn)力達到現(xiàn)實最高水平。此時，天然赤松林群落及其喬木層的凈生產(chǎn)力分別為6.4/hm2.a.,6.2t/hm2.a.；喬木層的葉凈光合效率和葉凈光和生產(chǎn)效率分別為0.95kg/kg.a.,0.25kg/m2.a.；喬木層的光和利用率為ER1=0.443%,ER2=0.873%。根據(jù)赤松林的合理的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，考慮到目前的森林經(jīng)營及森林利用水平，確定赤松林的合理密度為850-1050/hm2。關(guān)鍵詞：天然赤松林；密度；生產(chǎn)力；生物量延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文AbstractThe Biomass and distribution pattern were investigated using layerde diciding method and the dendity structure was analyzed from leaf weight, Efficiency of leaf and spatial distribution.The result showed that when the density was 1,500 /hm2, the Production of Natural pinus densiflora stand achieved the most high level. And the Production of Natural pinus densiflora stand and its arbor tree was 6.4/hm2.yr and 6.2t/hm2.yr respectively, the Efficiency and Efficiency of leaf was 0.95kg/kg.yr.and 0.25kg/m2.yr respectively,the Photosynthetic effciency of utilization of arbor tree were ER1=0.443%, ER2=0.873%.the reasonable density of Natural pinus densiflora stand was 850-1050/hm2According to the red pinery reasonable production structure and the forest use levelKey words：Natural pinus densiflora stand; Density; Biomass; Productive forces延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文目 錄引 言1第一章 研究方法與結(jié)果31.1 研究方法31.1.1 基本思路31.1.2 標(biāo)準(zhǔn)地常規(guī)調(diào)查31.1.3 生物量調(diào)查31.2 生產(chǎn)力的評價指標(biāo)及其計算41.2.1 凈生產(chǎn)力51.2.2 凈同化率61.3 光能利用率71.4 不同生長勢赤松單株葉量及其垂直分布格局81.4.1 不同生長勢赤松總?cè)~量的變化81.4.2 不同生長勢赤松總?cè)~量的垂直分布格局81.4.3 不同生長勢赤松1、2年生葉生物量的變化91.5 密度對天然赤松林凈生產(chǎn)力的影響91.6 密度對天然赤松林層生產(chǎn)力的影響101.7 不同密度天然赤松林的光能利用率12第二章 結(jié) 論14參考文獻15謝 辭16引 言延邊地區(qū)是我國重點林區(qū)之一，每年大量生產(chǎn)出紅松、云冷杉、水曲柳等多種珍貴用材樹種。與此相比目前赤松雖然沒有大量的木材生產(chǎn)，但是，由于其適應(yīng)性強，天然更新良好，而且赤松林多分布在半山區(qū)、丘陵，在保護當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境以及涵養(yǎng)水源，水土保持等方面發(fā)揮著重要作用1。赤松(Pinus densiflora Siebet Iucc)，喬木，高達30 m，胸徑1 m；樹皮桔紅色，裂成不規(guī)則的鱗片狀塊狀片脫落，樹干上部樹皮紅褐色；枝平展形成傘狀樹冠；一年生枝淡黃色或紅黃色，微被白粉，無毛 2。赤松在延邊地區(qū)赤松廣泛用于荒山綠化，營造水土保持林，赤松生長快，木材材質(zhì)好，是低山區(qū)營造用材林的理想樹種，赤松根枝量大，木材松脂豐富，熱值高，是營造新炭林的優(yōu)良樹種。松茸Tricholoma matautake Sing在赤松林中生長良好，松茸（又稱松口蘑）的菌絲和赤松的根形成共生體，松茸通過共生體吸收營養(yǎng)而生長，經(jīng)研究表明，松茸是與赤松根共生的菌根菌，松茸營養(yǎng)豐富，味道鮮美，食用價值和藥用價值均很高，目前，日本，韓國等國家每年大量收購延邊的松茸，所以培育赤松林，發(fā)展松茸產(chǎn)業(yè)，對改善和發(fā)展延邊地區(qū)的農(nóng)村經(jīng)濟具有重大的現(xiàn)實意義3。赤松的生態(tài)幅較廣，即可生長于立地條件較好的地段，又可較好地生長于干旱，瘠薄的斜、陡坡山地，甚至還可涉足于流沙山地和裸巖之上，水土流失嚴(yán)重的巖縫中也能生長，由于根系發(fā)達，主根可塑性大，對土、水肥條件不嚴(yán)，適應(yīng)性強。在土層深厚肥沃的山地暗棕壤上生長最好,但在礫質(zhì)粗沙土，甚至是在水土流失嚴(yán)重的巖縫中也能生長；在土壤粘結(jié)或水分過多、通氣性不佳的立地上，多生長不良；在地下水位過高的谷地和季節(jié)性積水的沼澤地上則不能生長。赤松根系生長發(fā)達，蒸騰強度低，所以能耐土壤干旱，故在山頂陡崖上能正常生長4。森林生物量和生產(chǎn)力的研究，是為促進能源合理利用和提高生物產(chǎn)量與生產(chǎn)力水平提供決策依據(jù)。為了正確評估森林在全球碳平衡中的作用。在國家或區(qū)域尺度上利用森林資源清查資料對森林的生物量或碳儲量進行估計也日益成為生態(tài)學(xué)研究的重點5-6。石門林場中槭樹、紫椴與赤松混交，在山脊、山坡中上部及部分陽向臺地常有天然赤松林存在，有時與蒙古櫟形成松櫟混交林7。赤松林地成土母巖中正長石等礦物含量較高，其風(fēng)化物所形成的土壤多黏土礦物，使得整個土壤粘性增強。因而，土壤結(jié)構(gòu)緊密，質(zhì)地稍粘，在少雨季節(jié)，由于土壤干燥脫水，往往形成堅硬的結(jié)塊，不易粉碎。普通的輕度片蝕致使土壤表面缺乏腐殖質(zhì)層，并使土壤表面略顯粗骨質(zhì)。在陡坡有原始暗棕壤。土層薄、質(zhì)地粗、層次發(fā)育不全；在坡度較小的陰坡、半陰坡（少量在陽坡）還有典型暗棕壤，土層深厚、質(zhì)地輕、結(jié)構(gòu)疏松8。對延邊地區(qū)不同密度天然赤松林中不同生長勢的赤松個體地上部生物量進行了研究 結(jié)果表明，不同生長勢赤松生物量變化受密度影響的順序為：優(yōu)勢木平均木中層下層，隨著林分密度的增大，平均木葉量分布排序為中層下層上層，說明它在林分中生長空間受到了限制，而被壓木則表現(xiàn)出中層上層下層的特點，表明它在林分內(nèi)林冠上方和下方都受到了相鄰樹木的強烈抑制；優(yōu)勢木葉量分布在低密度林分中為中層下層上層，隨著林分密度的增大，其林冠下層的生長空間也受到了相鄰個體樹冠的限制而使葉量有所減少，中、上層林冠葉量比重增大，分布順序為中層上層下層，但總的來看，優(yōu)勢木各層葉量隨密度變化的幅度不大，平均木和被壓木則迅速減少。另外，林分密度對林木個體葉量的垂直分布格局的影響更明顯的是體現(xiàn)在林冠上層和下層葉量的變化上，中層的變化幅度低于上、下兩層的變化，這也表明，林木個體在林分中受相鄰個體的影響使林冠生長受到抑制，反應(yīng)最敏感的部位是處于變化中的兩端，即體現(xiàn)生長速度的上層和衰老過程的下層，葉量的這種分布變化既反映了林木本身的生長狀況，也反映出個體在林分中的地位。表5 不同密度不同生長勢赤松葉生物量的分布(單位：kg)生長級IIIIIIIVV平均木上5.6383.0101.6691.1590.725中5.3703.8802.4022.1621.852下4.7152.4961.6381.4311.326優(yōu)勢木上3.5074.3554.9394.8385.053中7.3057.6337.9137.6997.716下5.3355.5155.1604.5044.505被壓木上1.9601.2280.4060.3090.180中1.6681.2110.5030.5300.430下0.1370.2360.2050.1950.1641.4.3 不同生長勢赤松1、2年生葉生物量的變化赤松針葉的壽命一般為2年。葉的壽命除了與林木本身的遺傳特性有關(guān)以外，還與營養(yǎng)條件、氣候條件、生物因子等因素有很大關(guān)系，而在郁閉的森林中，林冠下層的葉片往往由于光照不足而過早死亡。因此，不同林冠層中葉量的年齡結(jié)構(gòu)可以反應(yīng)出林冠的生長狀況。從表5中可以看出，在低密度林分中，平均木和被壓木的葉量中，1年生和2年生葉量大體相等，以2年生葉略占優(yōu)勢，隨著林分密度的增大都逐漸減少，達到V密度級時，1年生的葉量是2年生葉量的2倍多。這表明由于林分密度的增加，使單株所占有的營養(yǎng)空間減少，養(yǎng)分、光照等環(huán)境條件受到了限制，導(dǎo)致了2年生葉的大量脫落同時，1年生葉在數(shù)量上也顯著減少，優(yōu)勢術(shù)的葉量中l(wèi)、2年生葉所占的比例大體相等，低密度時以2年生葉略占優(yōu)勢，隨密度增加而使1年生葉有所增加，2年生葉有所減少，但變化不大，這與優(yōu)勢木在林分中所處的地位有關(guān)。以上分析表明在充足的生長空間生長的赤松個體，針葉的年齡組成以2年生葉略占優(yōu)勢，但從有利于樹干生長和獲得較高的單位面積產(chǎn)量角度，必然要使林分保持一定的密度水平上，從而改變赤松個體的針葉年齡結(jié)構(gòu)，形成合理的林分葉齡結(jié)構(gòu)。1.5 密度對天然赤松林凈生產(chǎn)力的影響凈生產(chǎn)力是林分在單位時間內(nèi)在林木組織內(nèi)合成和積累的有機物質(zhì)，它是林木光合作用后的凈收益。從上面幾個表中可以看出，隨著密度的增大，天然赤松林內(nèi)赤松地上部凈生產(chǎn)力也逐漸增大，大密度達到1500株/hm2左右以后，地上部凈生產(chǎn)力的增加緩慢，趨于穩(wěn)定；地上部非光合部分凈生產(chǎn)力也隨著密度的增大而增大，當(dāng)密度達到1500株/hm2左右時增加減少，也趨于穩(wěn)定。這是由于隨著密度的增大，在一定密度范圍內(nèi)，林分葉生物量也增多，與此同時位于林冠下層的葉的呼吸消耗也在增大，從而用于非同化部分積累的干物質(zhì)也越來越少。因此，當(dāng)密度達到一定值以后，赤松地上部凈生產(chǎn)力以及地上部非光合部分凈生產(chǎn)力的增大量很小。從天然赤松林的樹干凈生產(chǎn)量的變化過程看，雖然樹干部分凈生產(chǎn)量隨密度的增大而增大，但當(dāng)密度超過2000/hm2左右時，不僅單株樹平均生物量小，而且平均單株樹的樹干部分所占生物量也小。在現(xiàn)有的經(jīng)營水平下，它不利與培養(yǎng)大徑材。這就為天然赤松林的合理經(jīng)營提供了可靠的依據(jù)。天然赤松林內(nèi)赤松地上部非光合部分凈生產(chǎn)力隨密度大變化規(guī)律，赤松林的合理密度可以確定為1500株/hm2 2000株/hm2。1.6 密度對天然赤松林層生產(chǎn)力的影響隨著密度的增大，不僅天然赤松林的地上部生物量發(fā)生變化，而且，赤松林下的下木（包括幼木和灌木）以及草本植物的生物量也發(fā)生有規(guī)律的變化（見表6）。在一定的密度范圍內(nèi)，密度越大，赤松林內(nèi)喬木層的生物量也越大，與此相反，下木層和草本層的生物量則越來越?。欢嗨闪秩郝涞纳锪縿t隨密度的增大而增大。表6 不同密度赤松林層的生物量(單位：kg/hm2)IIIIIIIVV喬木層44151.375659.782824.0100292.7122002.7下木層1080.7882.5794.9529.9178.1草本層1281.3750.5599.3361.8167.9合計45513.377282.284218.2101184.4122348.7表7不同密度赤松林層的生產(chǎn)力(單位：kg/hm2.a)IIIIIIIVV喬木層3197.74981.05167.35699.76182.7下木層135.1110.399.466.222.3草本層1281.3750.3599.3361.8167.9合計4414.75841.35866.06127.76372.9從表7中看出，天然赤松林的群落的凈生產(chǎn)力隨著密度的增大而增大，而且，不同層的凈生產(chǎn)力也分別具有不同的變化規(guī)律。隨著密度的增大，喬木層的凈生產(chǎn)力也增大，而下層木和草本層的凈生產(chǎn)力則不斷減小，表現(xiàn)出喬木層的凈生產(chǎn)力與下木草本層凈生產(chǎn)力之間的互補關(guān)系。另外，從群落凈生產(chǎn)力隨密度的變化規(guī)律看，當(dāng)密度達到1500株/hm2左右時，群落的凈生產(chǎn)力的變化很小，此時，群落凈生產(chǎn)力為約6.4t/hm2.a。根據(jù)群落凈生產(chǎn)力與密度之間的經(jīng)驗方程，在理論上，當(dāng)密度很大時，群落的凈生產(chǎn)力接近于7.0t/hm2.a。說明在中等立地條件下，林齡為40年的天然赤松林在密度為1500株/hm2左右時，群落的現(xiàn)實最高凈生產(chǎn)力可以達到6.4t/hm2.a左右。從林分內(nèi)不同的層生產(chǎn)力隨密度的變化規(guī)律知道，在密度小的林分的林冠層比較疏開，因而下層植物（包括下木和草本）的凈生產(chǎn)力也較高，約占群落凈生產(chǎn)力的32.08%（第一密度級），但是，隨著密度的增大，林冠層閉鎖，覆蓋度增大，林下光照度大大減弱，下木和草本植物得不到充足的光照，不僅下層植物種類少，而且生物量也減少。因而林下草灌木的生產(chǎn)力降低。如：密度級林內(nèi)草灌木的凈生產(chǎn)力僅占群落生產(chǎn)力的3.0%。在現(xiàn)有生物量利用的水平上，在整個森林生態(tài)系統(tǒng)中只有喬木的生物量才是主要的經(jīng)濟產(chǎn)物江洪（1986）曾定義產(chǎn)量經(jīng)濟系數(shù)（Q），Q=喬木凈生產(chǎn)力/群落凈生產(chǎn)力。經(jīng)濟產(chǎn)量系數(shù)的大小從另一側(cè)面反映出在整個天然赤松林群落內(nèi)赤松林的凈生產(chǎn)力所占的百分?jǐn)?shù)。通過計算可以得到如下結(jié)果：I密度級，Q為72.43%；II密度級，Q為85.27%；III密度級，Q為88.09%；IV密度級，Q為93.02%；V密度級，Q為97.02%。從Q值的大小上反映出喬木層與下木層、草本層在太陽光能的利用和同化方面的一種敏感的動態(tài)平衡關(guān)系。即在密度小的赤松林內(nèi)，喬木層生產(chǎn)力相對較小，此時下木層與草木地被層生長較好；反之，當(dāng)密度較大時，喬木層生產(chǎn)力很大，下木層與草本地被層生長差，生產(chǎn)力也很少。1.7 不同密度天然赤松林的光能利用率根據(jù)光能利用的計算公式，分別計算出不同密度天然赤松林群落和喬木層的光能利用率，如表8。表8 天然赤松林的光能利用率(單位:%)密度喬木層群落I0.2290.4510.3170.623II0.3570.7030.4190.825III0.3710.7290.4210.828IV0.4090.8050.4390.865V0.4430.8730.4570.900由表8可見，立地條件中等、林分平均年齡為40年的天然赤松林群落的光能利用率，如以生長季總輻射計算，不同密度的赤松林變動于0.32%-0.46%之間；如以光和有效輻射計算，則不同密度的赤松林的光能利用率變動于0.62%-0.90%之間。喬木層的光能利用率變化范圍是0.23%-0.44%（相對于太陽總輻射），0.45%-0.87%(相對于光合有效輻射)。Loomis和Willams對陸地生態(tài)系統(tǒng)總第一性生產(chǎn)利用太陽光能的估計值是3.6%，除去呼吸作用的消耗，大約有2.4%的總太陽光能用于凈生產(chǎn)力。根據(jù)李文華等(1981)的研究結(jié)構(gòu)，按公式分別計算長白山北坡幾種不同群落的光能利用率（地上部）：闊葉紅松林，ER1=1.067,ER2=1.120；云、冷杉林，ER1=0.794,ER2=1.563：長白落葉林，ER1=0.609,ER2=1.120；次生白樺山楊林，ER1=0.911,ER2=1.793。顯然，天然赤松林的光能利用率低于以上幾種森林群落，但以上幾種森林群落均已進入成熟齡階段，而天然赤松林的光能利用率低于以上幾種森林群落，但以上幾種森林群落均已進入成熟齡階段，而天然赤松林的光能利用率低于以上幾種森林群落，但以上幾種森林群落均已進入成熟齡階段，而天然赤松林尚屬幼齡林階段（平均年齡為40年），因此，隨著年齡的增長，不同密度的天然赤松林的光能利用率將會進一步提高。另外，從朱志輝等（1985）計算的太陽能利用率的省區(qū)分布看，吉林省自然植被的光能利用率為0.32%（相對太陽總輻射），0.62%（相對與光和有效輻射），主要農(nóng)作物的光能利用率為0.17%（相對于太陽總輻射），0.34%（相對與光和有效輻射）。可以看出，當(dāng)密度等于或大于II級時，喬木層以及群落的光能利用率均高于吉林省自然植被的光能利用率；而且，天然赤松林群落的光能利用率以及喬木層的光能利用率均高于吉林省主要農(nóng)作物的光能利用率。說明延邊地區(qū)天然赤松林的光能利用率較高。因此，要改變傳統(tǒng)的觀念，在重視培育天然赤松林的同時，因地制宜，加強赤松人工林的營造，盡早建立赤松用材林基地。第二章 結(jié) 論本文采用凈生產(chǎn)力、凈同化率以及光能利用率三項指標(biāo)評價了延邊地區(qū)天然赤松林的生產(chǎn)力。在劃分延邊地區(qū)天然赤松林分密度級的基礎(chǔ)上，用分層切割法調(diào)查和測定天然赤松林的葉生物量及其分布格局。從葉量、葉生產(chǎn)效率及空間分布等方面分析了天然赤松林的合理密度結(jié)構(gòu)，研究結(jié)果表明，當(dāng)密度為1500株/hm2時，天然赤松林的凈生產(chǎn)力達到現(xiàn)實最高水平。此時，天然赤松林群落及其喬木層的凈生產(chǎn)力分別為6.4t/hm2.a.,6.2t/hm2.a.；喬木層的葉凈光合效率和葉凈光和生產(chǎn)效率分別為0.95kg/kg.a.,0.25kg/m2.a.；喬木層的光和利用率ER1=0.443%,ER2=0.873%。密度的變化，引起天然赤松林內(nèi)不同生長級（優(yōu)勢木、平均木、被壓木）林木的單株葉量以及1年生葉量和2年生葉量在樹冠上空間分布結(jié)構(gòu)的有規(guī)律的變化。本文計算了單株赤松2年生葉與1年生葉的重量比：隨著密度的增大，在不同生長級赤松樹冠的不同部分上該比值也減小，但因生長級其樹冠部位不同而減少幅度也不同；當(dāng)赤松的密度為850-1050株/hm2時，優(yōu)勢木、平均木的2年生葉與1年生葉的重量比值均接近于1，被壓木為0.44，表明林分的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)比較合理。參考文獻1 周以良等.中國的森林.科學(xué)出版社.1991：118-1192 鄭萬鈞主編.中國樹