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海岸沙地木麻黄人工林能量生态学研究

张清海  
【摘要】:木麻黄自从20世纪50年代引种到中国,在沿海地区已经有50多年的栽培历史,表现了很好的适应性和丰产性,在东南沿海建立了一道绿色的生态屏障,发挥了森林防风固沙、改善生态环境等重要效能,成为沿海地区沙地造林的主要树种,特别在海岸风口地段的造林具有不替代的地位。但是经过一代和二代林木的生长,现有木麻黄防护林也面临更新较为困难的问题,如何实现木麻黄防护林的更新改造和可持续发展成为了当今沿海防护林工作者所面临的突出问题。海岸沙地属退化立地,沙地植被是整个生态系统能量的起点,而整个生态系统的能量则来源于太阳能,在一个贫瘠的退化的沙地上实现植被的恢复,并使其实现可持续发展,这样的植被应具有能在恶劣的生态条件找到自己生态位的能力。海岸沙地的生态条件恶劣,木麻黄可以在这样的条件下生长良好,并表现出了很好的适应性,必有其科学原理。前人已经从限制植物生长的因素多个方面,研究木麻黄在沙地上生长的适应性和生态效应。木麻黄在沙地上具有速生特性,必须有高效的太阳能利用率。本文针对木麻黄在海岸沙地的速生特性,结合当前沿海防护林更新改造较难的问题,2002~2003年在福建沿海惠安开展海岸防护林的能量现存量、能量归还量、能量净固定量、太阳能转化率与能量释放研究,在东山海岸沙地进行了不同立地、木麻黄不同混交模式和不同造林树种的能量特征研究,旨在从能量的角度对木麻黄的生态学特性进行探讨,为海岸防护林经营模式和造林树种的选择,提供理论上的科学依据。 惠安木麻黄人工林的能量生态学特征:现存生物量总量为152.60t/hm~2,各组分生物量分布情况为:干(43.94%)>根(24.14%)>枝(13.74%)>皮(9.40%)>叶(6.42%)>枯枝(1.62%)>果(0.76%)。根占总量的24.14%,木麻黄有着发达的根系。其净初级生产力10.17 t/hm~2a,在沙地上的生产力可以与许多非沙土上生长的群落相比,可见其有较高的初级生产力水平。凋落物的归还量14.17t/hm~2a,小枝年归还量为10.23 t/hm~2a,占总归还量的68.47%,小枝的归还量与各气象因子在0.01水平显著相关。凋落物归还的高峰期出 海岸沙地木麻黄人工林能量生态学研究 现在5一9月,在这期间的归还的凋落物占总量的55.69%,样木总体平均热 值:19.70kJ/g,各组分干重热值顺序是:果(20.23kJ/g)叶(20.olkJ/g)枯 枝(19.83 kJ/g卜根(19.56kJ/g)皮(19.slkJ/g户枝(19.4IkJ/g)干(19.29 kJ/g)。样木灰分总体平均为5.23%;平均去灰分热值为20.87kJ/g各组分的 平均去灰分热值为:皮(22.巧kJ/g)小枝(2 1.48kJ/g)果(ZI.40kJ/g)枯枝 20.56kJ/g)根(Zo.47kJ/g)枝(Zo.34kJ/g)干(19.53kJ/g)。 木麻黄人工林活小枝一周年的热值变化是,活小枝七月份热值最大 21 .62kJ/g,十一月份热值最小19.73kJ/g,总体平均为20.68kJ/g,5~8月份 是干重热值最高的时期,小枝干重热值与气象因子之间存在明显的相关性, 与木麻黄的生长期相似,反映出木麻黄对太阳能的利用情况。凋落物小枝各 月份干重热值在20.5 IkJ/g一21 .68kJ/g,平均为21 .llkJ/g;凋落物枝条各月 份干重热值在19.63kJ/g~20.21kJ/g,总体平均为19.89kJ龟;凋落物球果各 月份干重热值在18.27k,/g~20.63kJ/g之间,总体平均为19.91 kJ/g。 木麻黄人工林凋落物分解过程12月内干重热值随着时间的延长降低的 趋势,木麻黄凋落物在从凋落开始到第十个月其干重热值都呈降低的趋势, 3一7个月期间有较高的热值的降低速率。随后释放的速率减慢,到9一10 个月达到最低值。到十个月以后干重热值有回升的趋势,总体上平均每月干 重热值降低0.07kJ/g。 木麻黄人工林中能量现存量为2 986.92xl护kJ小mZ,具体各组分的顺序 为:干(1 293.15xlo6幻爪mZ)根(72o.57xlo6kJ爪mZ)枝(4o6.gsx 106心小mZ)皮(297.s7x lo6kJ爪mZ)小枝(196.16x lo6kJ山mZ)枯枝(4s.gox 1 06幻小m,)果(23.2sxlo6幻爪 mZ),根系占林分总能量的24一。%,如同生 物量分布一样占有较高的含量。能量年净固定量为1%.80xl护kJ/hm、,太 阳能的转化率0.90%。木麻黄能量生态学特征证实了木麻黄在沙地上很好的 速生性,是沿海沙地的主要造林树种。 海岸红壤性风积沙土与均一性风积沙土木麻黄林的能量特征研究,探 讨不同立地木麻黄能量特征的变化,结果表明:红壤性风积沙土木麻黄林的 现存生物量和能量分别为156.82比mZ和3 177.95xl护kJ爪mZ;均一性风积 沙土木麻黄林现存生物量和能量分别为5 1 .30灯hmZ和lo57.52xlo6u小mZ; 海岸沙地木麻黄人工林能量生态学研究 红壤性风积沙土的木麻黄林各组分热值范围为19.8小ZI.70kJ/g,其中叶热值 最高,根最低,各组分能量在群落中所占比例为:干(38.09%)枝(19.48%户 根(17.09%)叶(16.86%)皮(6 .83%)枯枝(0 .88%)果(0 .77%),凋落物的能量 归还量为90.70 x 106kJ山n12a,2002a群落能量的净固定量为312.99x l护kJ爪m、;均一性风积沙土木麻黄林各组分热值在19.98心1,39幻/g,其中 枯枝的热值最高,根最低;各组分能量在群落中所占比例为:干(46.93%) 根16.44%枝13.92%枯枝12.28%皮5.87只价叶3.90%果0.66%,凋落物 的能


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