全 文 ：植物生态学报 2010, 34 (5): 505–516 doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.05.004
Chinese Journal of Plant Ecology http://www.plant-ecology.com
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收稿日期Received: 2009-02-11 接受日期Accepted: 2010-01-20
* 通讯作者Author for correspondence (E-mail: sky79@zjnu.cn)
不同群落类型下南方铁杉金属元素含量差异及其
与土壤养分因子的关系
张志祥1, 2 刘 鹏1* 徐根娣1 张家银3 李洪军1 廖进平3 巫松标3
1浙江师范大学化学与生命科学学院, 浙江金华 321004; 2宁波市惠贞书院, 浙江宁波 315016; 3九龙山国家级自然保护区管理局, 浙江遂昌 323300
摘 要 在九龙山国家级自然保护区内, 针对濒危植物南方铁杉(Tsuga chinensis var. tchekiangensis)的分布特点, 设置了40个
具有代表性的样地。采用群落分类的双向指示种分析法(TWINSPAN)进行群落类型的划分, 并在此基础上, 研究了不同群落
类型下南方铁杉植株和土壤中金属元素的含量差异及其与土壤养分因子的关系。结果表明: 1) TWINSPAN分类将九龙山南方
铁杉群落分为5种类型, 代表5种不同生境和物种组成的群落类型。2)不同群落类型下南方铁杉植株和土壤中的金属元素存在
一定的差异, 在群落类型II和V中, 植株金属元素总量相对较高, 且K、Ca、Fe、Mg、Ba和Cr 6种元素含量也较高, 大部分土
壤金属元素以群落类型II为最高。3)不同金属元素在南方铁杉植株和土壤中的含量具有很大差异, 植株中Ca、K、Mg、Fe和
Mn含量较高, 土壤中Al和Fe的含量较高。4)南方铁杉不同器官金属元素的含量存在一定的差异, 各元素在不同器官中的排列
顺序和变异程度不一致。5)富集系数和相关性分析表明, 南方铁杉对Mg和Zn的吸收具有相似性, 对Fe和Al的吸收也相似。6)
南方铁杉植株的大多数金属元素与土壤金属元素没有相关性, 究其原因可能是植株元素虽主要来源于土壤, 但受植物种类和
生长发育状况、林地土壤类型、肥力及pH等因素的影响。
关键词 含量差异, 相关性, 金属元素, 植株, 土壤, 南方铁杉
Metal element contents of Tsuga chinensis var. tchekiangensis in different community types
and its relationship with soil nutrient factors in eastern China
ZHANG Zhi-Xiang1,2, LIU Peng1*, XU Gen-Di1, ZHANG Jia-Yin3, LI Hong-Jun1, LIAO Jin-Ping3, and WU
Song-Biao3
1College of Chemistry and Life Science, Zhejiang Normal University, Jinhua, Zhejiang 321004, China; 2Huizhen Academy of Ningbo, Ningbo, Zhejiang
315016, China; and 3The Administration Bureau of Jiulongshan Nature Reserve, Suichang, Zhejiang 323300, China
Abstract
Aims Tsuga chinensis var. tchekiangensis is a species with a small geographic distribution in the subtropical for-
ests in eastern China. The species has been listed as Chinese national third protective plant. Our objective was to
investigate the differences and correlations of metal element contents in plant and forest soil of T. chinensis var.
tchekiangensis in different community types in Jiulongshan Nature Reserve, Zhejiang Province, China. Findings
will provide a scientific basic for feasible in situ and ex situ conservation of the species.
Methods Forty representative plots (10 m × 10 m) were investigated along different ridges from low to high al-
titude. The community types of these plots were identified, and the groups of tree relationships were established
based on TWINSPAN. Twelve metal elements of root, stem, bark and leaf of T. chinensis var. tchekiangensis sam-
ples and forest soil were measured by ICP-AES. Soil factors such as pH, water content, organism content and
electrical conductivity were also measured. Differences of metal element contents were analyzed among different
community types and organs. The correlation among different metal element contents of T. chinensis var.
tchekiangensis and soil nutrient factors were analyzed and compared.
Important findings Based on the investigations and results of TWINSPAN classification, the plots were classi-
fied into five communities. Differences among metal element contents of plant and soil in different community
types were determined. The contents of plant elements such as K, Ca, Fe, Mg, Ba and Cr were higher in commu-
nity II and V, and most soil elements were highest in community II. The content of Ca, K, Mg, Fe and Mn were
higher in plant, and Al and Fe were higher in soil. The content of metal elements among different organs was dif-
ferent, and their change tendencies and variation degrees were discordant. Enrichment coefficient and correlation
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analysis showed that the absorption of Mg and Zn, as well as Fe and Al by T. chinensis var. tchekiangensis was
similar; however, most plant elements had no correlation with soil elements.
Key words content difference, correlation, metal element, plant, soil, Tsuga chinensis var. tchekiangensis

目前对于濒危植物濒危机制的研究主要从种
群生态学、生殖生态学和分子遗传学等方面进行(张
文辉等, 2002), 而营养生态学是研究植物对营养物
质的吸收、运输、转化和利用的规律及植物与外界
环境之间营养物质和能量交换的具体过程(Sequeira
& Mackauer, 1992; Jhala, 1997)。因此, 不论是物种
濒危机制的探究还是保育策略的制定, 归根到底,
都需从物种本身和其所在的生态环境两个方面着
手, 采用营养生态学的方法正可以将两者有机地结
合起来。20世纪70年代以来, 国内外学者在濒危植
物营养生态学方面进行了研究, 主要涉及濒危植物
元素背景值特征和迁地保护中珍稀濒危植物的营
养状况这些单一方面的研究(梁其彪等, 1998; 潘开
文和刘照光, 2001; Richards et al., 2003), 对于濒危
植物本身的化学元素含量和分布及其与环境因子
特别是与土壤的相互关系方面的研究则相对较少。
将营养生态学与生殖生态学、种群生态学等的研究
方法相结合, 将会成为濒危植物濒危机制及保育策
略研究中的一种有效手段。
南方铁杉(Tsuga chinensis var. tchekiangensis),
又名浙江铁杉, 是我国第三纪残遗特有植物, 濒危
种 , 被列为国家三级重点保护植物 (郭连金等 ,
2006), 属于亚热带温性树种, 能耐侧方遮阴, 喜温
凉湿润的环境, 深根系, 常出自岩石隙间, 分枝旺
盛, 40年以上的树冠发生平截现象。常生于林中或
林缘, 有时可成片生长, 是南方山地绿化树种, 又
是水源性涵养林的重要组成树种(苏宗明, 1983)。目
前对濒危植物南方铁杉的研究较少, 主要集中在群
落结构特征、种群结构和空间分布格局、种群数量
动态等方面(郭连金等 , 2006; 张志祥等 , 2008a,
2008b), 而对于其营养生态学方面的研究尚无人涉
及。本文以九龙山国家级自然保护区的南方铁杉为
研究对象, 测定了不同群落类型、不同器官中12种
主要金属元素的含量, 并与土壤中的对应金属元素
及土壤肥力因素进行了相关性分析, 以揭示不同群
落类型下南方铁杉的营养生存状态及与林地土壤
养分之间的关系, 了解不同环境下南方铁杉的营养
需求特性及营养障碍, 以期为南方铁杉的就地及迁
地保护提供理论依据, 从而制定更有效的保护措
施。
1 研究地概况
九龙山国家级自然保护区位于浙、闽、赣三省
毗邻地带的浙江省遂昌县西南部山区, 地理位置介
于118°49′–118°55′ E、28°19′–28°24′ N之间, 总面积
为5 525 hm2, 其中核心区1 514 hm2, 缓冲区1 623
hm2, 实验区2 588 hm2, 保护区周围还建有5 136
hm2的外围保护带。保护区地处绍兴—江山深断裂
带以东区域, 区内地史古老, 孕育于中生代侏罗纪,
距今约有2亿年的历史。山地陡峭, 高峰群集, 山顶
部有古夷平面残留, 重力坡地貌广泛分布, 闭塞的
小地形环境等构成九龙山呈西南—东北走向的中
山山地地貌特征。主峰周围簇拥着海拔1 500 m以上
的山峰28座, 1 000 m以上的山峰25座。境内气候属
于中亚热带湿润季风气候, 四季分明, 日照充足,
雨量充沛, 相对湿度大。年平均气温为16.2 , ℃ 极
端最高气温为36.5 , ℃ 极端最低气温为–10.5 , ℃
年降雨量为1 855.6 mm, 相对湿度为80%, 年日照
时数为1 925 h。土壤为中亚热带山地红黄壤, 受气
候、成土基岩、地形及森林植被等因子的影响, 类
型较为复杂, 大致可分为老红壤、红壤、黄红壤和
红黄壤等几个亚类, 土壤成土时间长, 人为影响较
少, 土层深厚, 黏质粗松, pH值为5.0–5.5, 有机质
和N、K等元素含量丰富(张方钢, 1996)。
本试验研究地位于九龙山国家级自然保护区
核心区, 海拔较高, 地势险要, 南方铁杉生长较好,
海拔1 200–1 650 m的针阔混交林内均有分布, 但数
量稀少。南方铁杉、猴头杜鹃(Rhododendron simi-
arum)、木荷(Schima superba)和柳杉(Cryptomeria
fortunei)等共同组成了群落的乔木层, 南方铁杉多
居于乔木第一亚层, 生长旺盛, 林下存在大量的幼
苗和幼树, 但中树相对缺乏。灌木层和草本层均不
发达, 灌木层主要有尖连蕊茶(Camellia cuspidata)、
白豆杉(Pseudotaxus chienii)、浙江红山茶(Camellia
chekiangoleosa)和马醉木(Pieris japonica)等; 草本
层主要有常春藤(Hedera nepalensis var. sinensis)和
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油芒(Eccoilopus cotulifer)等。
2 研究方法
2.1 样地调查
在对九龙山国家级自然保护区南方铁杉分布
的基本情况进行实地调查的基础上, 选择了40个具
有代表性的样地, 每个样地作为一个样方, 面积为
10 m × 10 m。记录各样方的海拔、坡度、坡向、岩
石裸露率和乔木层盖度等生境指标。对样方内的乔
木和灌木层植物进行每木调查, 鉴别植物的种类,
同时测量植物的胸径、高度和枝下高等指标。以每
个样方的两边为坐标轴, 测定每株植物的坐标。应
用相邻格子法记录样地内的数据资料, 进行灌木层
植物重要值的计算。样地中草本植物稀少, 故没有
进行草本植物的调查。
2.2 样品的采集与测定
本试验小组于2007年7月初至8月中旬对南方
铁杉植株和土壤样品进行采集。在每个样方内选择
长势较近的南方铁杉植株幼树, 分别采集其固定部
位的粗根(直径(d) > 10 mm)、枝条(d > 3 cm)木质部
(茎)、枝条(d > 3 cm)韧皮部(皮)和成熟叶片4种材
料。在每个采样植株四周约1 m 距离, 随机选择5
个点采集0–30 cm深度的土样并加以混合, 作为实
验室分析土样备用。
将采集的植物样品于85 ℃烘干, 粉碎、装瓶待
用; 测定前于105 ℃烘3 h, 精确称重, 经过硝酸-高
氯酸硝化后, 应用电感耦合等离子体原子发射光谱
法(ICP-AES)测定Ca、K、Mg、Al、Fe、Mn、Zn、
Ba、Cu、Mo、Cr和Pb 12种金属元素(鲁如坤, 1999)。
土壤样品经自然风干和研磨处理后过100目筛, 金
属元素测定同植物样品。另外, 土壤肥力因素测定
指标包括土壤的水分含量、pH值、电导率、有机质
含量、全N、速效N、全P和速效P。土壤有机质含
量用重铬酸钾容量法进行测定, 土壤全N与速效N
用凯氏定氮蒸馏法, 土壤全P与速效P用钼锑抗比色
法(鲁如坤, 1999)测定。
2.3 数据处理和分析
2.3.1 重要值的计算(张志祥等, 2008b)
分别计算样方中乔木和灌木层植物的重要值
(IV), 计算公式如下:
乔木: IV = (相对密度+相对频度+相对优势度)
× 100
灌木: IV = (相对多度+相对频度+相对盖度) ×
100
2.3.2 群落的TWINSPAN分类(何惠琴等, 2008)
构建40个样方每种植物的IV数据矩阵, 采用国
际上通用的群落分类的双向指示种分析法
(TWINSPAN)进行群落类型的划分。
2.3.3 显著性与相关性分析
分别统计各群落类型下南方铁杉植物的各个
金属元素含量, 在Excel 2003软件中计算不同群落
和不同器官中的南方铁杉金属元素含量及标准偏
差, 采用SPSS12.0统计软件的Duncan显著性检验判
断不同群落类型和不同器官中南方铁杉的金属元
素含量差异, 分别对南方铁杉植株各金属元素含
量、植株金属元素与土壤金属元素含量及土壤肥力
因素进行相关性分析。图形处理用ORIGIN 7.0软件
完成。
3 结果和分析
3.1 群落的TWINSPAN分类
应用TWINSPAN分类法对所调查的南方铁杉
群落40个样方进行分类, 经过5次划分, 全部样方
分为13个组(图1)。结合实际情况将南方铁杉群落分
为5种类型, 代表5种不同生境和物种组成的群落类
型, 5种典型群落所在区域的环境因子见表1。
群落类型I为猴头杜鹃+南方铁杉+柳杉―浙江
樟 (Neocinnamomum chekiangense)+尖连蕊茶群丛 ,
包括1、3、6、31和36共5个样方, 群落岩石裸露率
相对较低, 土壤水分和有机质含量较高, 乔木层发
达且盖度较高, 以猴头杜鹃、南方铁杉和柳杉为乔
木层优势种, 同时在个别样地中还存在一定数量的
鹅掌楸(Liriodendron chinense)和三角槭(Acer buer-
gerianum)。灌木层优势种为浙江樟和尖连蕊茶, 其
他伴生灌木种包括白豆杉、厚皮香 (Ternstroe-
mia gymnanthera)和贵州青冈 (Cyclobalanopsis ar-
gyrotricha)等。
群落类型II为南方铁杉+猴头杜鹃―浙江红花
油茶+浙江樟群丛, 包括5、7、8、9、11、13、19、
23共8个样方, 群落岩石裸露率相对较高, 土壤中
全N含量较高, 乔木树种以南方铁杉和猴头杜鹃为
主,伴有少量柳杉。灌木层植物相对稀少且种类单
一, 以浙江红花油茶和浙江樟较为常见。
群落类型III为猴头杜鹃+南方铁杉+鹿角杜鹃
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图1 南方铁杉群落40个样方的TWINSPAN分类树状图。图中I、II、III、IV、V分别表示5个不同的群落类型, 数字1–40分别
表示40个不同的样方。
Fig. 1 Dendrogram of the TWINSPAN classification of 40 plots of Tsuga chinensis var. tchekiangensis community. The I, II, III, IV,
V denote five different community types respectively, and the digits 1–40 denote forty different plots respectively.



表1 不同群落所在区域的环境因子统计(平均值±标准偏差)
Table 1 The statistics of environmental factors in areas of different communities (mean ± SD)
群落类型 Community type 环境因子
Environment factor 群落I
Community I
群落II
Community II
群落III
Community III
群落IV
Community IV
群落V
Community V
海拔 Altitude (m) 1 350–1 530 1 300–1 620 1 320–1 550 1 320–1 550 1 300–1 620
坡向 Slope aspect N, S N, S N, S, SW N, S, SW N, S
坡度 Slope gradient ( º) 45–65 35–70 45–70 60–70 20–70
岩石裸露率 Bare rock ratio (%) 10–30 10–50 10–40 10–35 10–45
乔木层盖度 Tree layer coverage (%) 80– 95 70–90 85–95 75–97 65–90
种群平均密度 Population mean density (ind۟۟۟۟.·100 m–2) 10 9 16 9 14
土壤水分含量 Soil water content (%) 54.00 ± 4.56 46.28 ± 5.21 43.37 ± 3.80 36.62 ± 3.43 38.84 ± 5.55
土壤pH值 Soil pH 5.5 ± 0.2 5.5 ± 0.2 5.4 ± 0.3 5.5 ± 0.1 5.6 ± 0.3
土壤电导率 Soil electrical conductivity (S·m–1) 193.8 ± 13.4 170.5 ± 24.5 167.6 ± 10.2 164.8 ± 9.3 148.9 ± 7.8
土壤有机质含量 Soil organic content (%) 5.91 ± 0.98 5.03 ± 0.77 4.39 ± 0.54 5.40 ± 0.80 5.50 ± 0.51
土壤全N Soil total nitrogen (mg·kg–1) 0.788 ± 0.221 1.288 ± 0.291 0.746 ± 0.213 0.936 ± 0.165 0.838 ± 0.089
土壤速效N Soil available nitrogen (mg·kg–1) 7.49 ± 0.45 7.62 ± 0.36 6.99 ± 0.28 7.89 ± 0.76 6.33 ± 0.22
土壤全P Soil total phosphorus (mg·kg–1) 0.230 ± 0.023 0.258 ± 0.097 0.265 ± 0.167 0.276 ± 0.028 0.272 ± 0.855
土壤速效P Soil available phosphorus (mg·kg–1) 0.144 ± 0.046 0.156 ± 0.039 0.193 ± 0.311 0.178 ± 0.234 0.149 ± 0.079

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(Rhododendron latoucheae)―白豆杉 +扁枝越桔
(Vaccinium japonicum var. sinicum)群丛, 包括4、17、
29、33、34、38、40共7个样方, 群落岩石裸露率中
等, 土壤有机质含量较低, 土壤速效P含量较高, 乔
木层发达, 盖度较高。除猴头杜鹃和南方铁杉外, 群
落中还存在较多数量的鹿角杜鹃, 这3种树种构成了
此群落的乔木层。由于林内郁闭度较高, 灌木层植物
以阴生植物为主, 主要有白豆杉和扁枝越桔等。
群落类型IV为南方铁杉+猴头杜鹃+多脉青冈
(Cyclobalanopsis multiervis)― 马 醉 木 + 厚 皮 香
(Ternstroemia gymnanthera)群丛, 包括12、18、26、
27、28、30、32、37和39共9个样方, 群落岩石裸露
率中等, 土壤水分含量相对较低, 乔木层发达, 以
南方铁杉、猴头杜鹃、多脉青冈等为乔木层共优势
树种 , 野漆 (Toxicodendron succedaneum)和青冈
(Cyclobalanopsis glauca)在个别样地中也有出现。该
群落的生境条件和外貌特征与群落III类似, 不同点
在于灌木层树种组成差异较大, 群落IV中灌木层树
种较多, 以马醉木和厚皮香为灌木层优势树种, 其
他伴生灌木种包括格药柃(Eurya muricata)、朱砂根
(Ardisia crenata var. crenata)和石灰花楸 (Sorbus
folgneri)等。
群落类型V为南方铁杉+猴头杜鹃+木荷―朱砂
根群丛, 包括2、10、14、15、16、20、21、22、24、
25和35共11个样方, 群落岩石裸露率较高, 土壤电
导率和速效N含量较低, 乔木层发达但物种相对单
一, 以南方铁杉、猴头杜鹃和木荷为乔木层共优势
树种, 伴生乔木树种为黄山松(Pinus taiwanensis)、
多脉青冈等少数几个树种。灌木层植物相对稀少,
主要有朱砂根和扁枝越桔等。

不同字母a、b、c表示不同群落类型间差异显著(p < 0.05)。
Different letters a, b and c indicate that the differences among different community types are significant at 0.05 levels.
表2 不同群落类型中南方铁杉的植株及土壤的金属元素含量(平均值±标准偏差)
Table 2 Metal element contents in plant and forest soil of Tsuga chinensis var. tchekiangensis in different community types (mean ±
SD) (mg·kg–1)
群落类型 Community type 金属元素
Metal element I II III IV V
植株 Plant 36.940 ± 11.385ab 39.427 ± 15.446ab 34.703 ± 9.910b 40.076 ± 12.591ab 42.650 ± 15.354a K
土壤 Soil 46.466 ± 19.415a 41.702 ± 24.759a 36.703 ± 19.042a 36.101 ± 17.035a 42.625 ± 23.027a
植株 Plant 42.344 ± 11.512a 43.532 ± 8.428a 41.625 ± 10.081a 42.279 ± 8.550a 44.016 ± 9.188a Ca
土壤 Soil 27.353 ± 7.115a 38.837 ± 11.382a 39.909 ± 13.427a 30.952 ± 10.887a 32.249 ± 14.919a
植株 Plant 1.660 ± 1.078a 2.026 ± 1.606a 1.734 ± 1.390a 1.943 ± 1.440a 2.114 ± 1.568a Fe
土壤 Soil 42.947 ± 32.624a 64.322 ± 62.839a 36.160 ± 22.287a 53.001 ± 28.886a 49.221 ± 41.540a
植株 Plant 2.165 ± 2.054a 2.125 ± 1.460a 3.522 ± 2.549a 3.554 ± 2.857a 3.091 ± 2.995a Al
土壤 Soil 109.309 ± 100.793a 71.577 ± 47.578a 61.003 ± 27.460a 119.023 ± 50.860a 105.913 ± 80.751a
植株 Plant 2.954 ± 1.192a 3.448 ± 1.640a 3.182 ± 1.399a 3.031 ± 1.835a 3.199 ± 1.984a Mg
土壤 Soil 5.390 ± 2.486a 5.652 ± 4.193a 4.027 ± 1.943a 5.378 ± 2.418a 4.397 ± 2.877a
植株 Plant 0.416 ± 0.288a 0.320 ± 0.220a 0.416 ± 0.273a 0.372 ± 0.260a 0.421 ± 0.383a Cu
土壤 Soil 1.488 ± 1.643ab 2.836 ± 2.502a 0.889 ± 0.222b 1.268 ± 1.191b 0.734 ± 0.599b
植株 Plant 0.306 ± 0.231a 0.209 ± 0.143ab 0.244 ± 0.207ab 0.183 ± 0.156b 0.219 ± 0.215ab Mo
土壤 Soil 0.564 ± 0.099b 2.036 ± 1.556a 0.567 ± 0.267b 0.367 ± 0.110b 0.392 ± 0.019b
植株 Plant 0.447 ± 0.232a 0.414 ± 0.262a 0.512 ± 0.267a 0.483 ± 0.222a 0.453 ± 0.292a Zn
土壤 Soil 0.670 ± 0.290b 1.385 ± 0.840a 0.546 ± 0.253b 0.563 ± 0.508b 0.597 ± 0.406b
植株 Plant 0.664 ± 0.441a 0.556 ± 0.324a 0.624 ± 0.441a 0.667 ± 0.614a 0.532 ± 0.423a Mn
土壤 Soil 0.284 ± 0.185a 0.348 ± 0.234a 0.255 ± 0.145a 0.245 ± 0.135a 0.292 ± 0.185a
植株 Plant 0.437 ± 0.205a 0.441 ± 0.212a 0.416 ± 0.166a 0.397 ± 0.227a 0.453 ± 0.190a Ba
土壤 Soil 0.433 ± 0.136a 0.586 ± 0.209a 0.445 ± 0.175a 0.415 ± 0.106a 0.484 ± 0.179a
植株 Plant 0.084 ± 0.068a 0.081 ± 0.050a 0.067 ± 0.050a 0.073 ± 0.055a 0.075 ± 0.037a Cr
土壤 Soil 0.267 ± 0.101b 0.516 ± 0.263a 0.266 ± 0.163b 0.236 ± 0.167b 0.293 ± 0.148b
植株 Plant 0.092 ± 0.077a 0.076 ± 0.043ab 0.077 ± 0.048ab 0.057 ± 0.034b 0.069 ± 0.045ab Pb
土壤 Soil 0.019 ± 0.015a 0.043 ± 0.031a 0.026 ± 0.022a 0.027 ± 0.017a 0.030 ± 0.020a
510 植物生态学报 Chinese Journal of Plant Ecology 2010, 34 (5): 505–516

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3.2 不同群落类型中的金属元素含量分析
表2为不同群落类型中南方铁杉的植株和土壤
金属元素含量的加权平均值及标准偏差, 从表中可
见, 不同群落类型中南方铁杉植株各金属元素的含
量存在一定差异, 其中, K、Ca、Fe、Cu和Ba的含量
均以群落类型V为最高, Mo、Cr、Pb的含量以群落
类型I为最高, Al和Mn的含量以群落类型IV为最高,
Mg和Zn则分别在群落类型II和III中最高。各元素在
5种群落类型中的排列顺序有些杂乱, 但存在一定
的规律, 如K、Ca、Fe、Mg、Ba和Cr 6种元素均以
II和V的含量较高, 以III的含量较低; Al、Zn和Mn 3
种元素均以III和IV的含量较高, 以II的含量较低;
Mo和Pb 2种元素均以I和III的含量较高, 以IV的含
量较低。对不同群落类型中南方铁杉的植株金属元
素含量进行显著性分析, 表明大部分的金属元素在
不同群落类型间并没有显著差异, 但K、Mo和Pb 3
种金属元素则较特殊, 群落类型V中K的含量显著
高于III (p < 0.05), 群落类型I中Mo和Pb的含量显著
高于IV (p < 0.05)。
不同群落类型的土壤金属元素含量同样存在
一定的差异, 测定的12种元素中有9种元素以群落
类型II的含量最高, 元素种类分别为Fe、Mg、Cu、
Mo、Zn、Mn、Ba、Cr和Pb。K的含量以I中最高, Ca
的含量以III中最高, Al的含量以IV中最高。Fe和Cr
在不同群落中的排列顺序相同, 含量从高到低依次
为II、IV、V、I、III, Mn和Pb的排列顺序也相同, 含
量从高到低依次为II、V、I、III和IV。Ca、Cu、
Mo和Ba 4种元素均以II和III的含量较高, 以IV的含
量较低, 其他元素在群落间的排列顺序较为杂乱。
土壤金属元素的显著性分析结果与植株的金属元
素含量相似, 多数金属元素含量在不同群落类型间
差异不显著, 但群落类型II中的Mo、Zn和Cr含量显
著高于I、III、IV和V (p < 0.05), II中的Cu含量也显
著高于III、IV和V (p < 0.05)。
对5种群落类型中南方铁杉的植株和土壤中的
金属元素总量进行统计, 结果显示植株金属元素总
量的大小顺序为V (97.386 mg·kg–1) > II (93.294
mg·kg–1) > IV (92.871 mg·kg–1) > I (87.530 mg·kg–1)
> III (86.924 mg·kg–1), 土壤金属元素总量的大小顺
序为IV (265.656 mg·kg–1) > I (235.422 mg·kg–1) > V
(230.690 mg·kg–1) > II (230.176 mg·kg–1) > III
(181.042 mg·kg–1)。可以看出, 在群落类型III中, 不
管是植株还是土壤的金属元素总量均为最低, II和V
中植株金属元素总量较高, 但是土壤中相对较低。
3.3 不同器官的金属元素含量分析
不同群落同一器官金属元素含量的平均值及
标准偏差见表3。从表3可见, 南方铁杉不同器官的
金属元素含量存在一定的差异, 各元素的含量在不
同器官中的排列顺序不一致, Fe、Al和Mo 3种元素
顺序完全一致, 在不同器官中的含量从高到低依次
为叶、根、皮和茎。其他元素在不同器官间的排列
顺序较为杂乱, K、Mg、Cu和Zn的含量以叶为最高,
茎、皮相对较低; Mn、Ba、Pb以皮中含量最高, 茎
则相对较低; Ca和Cr分别在根和茎中含量最高, 但
在皮中两者含量均达到最低。对不同器官中金属元
素含量的差异显著性分析表明, 除Cr差异不显著
外, 其余11种元素在不同器官中均存在显著差异;
K除了根和皮、叶差异显著外, 其余器官差异不显
著; Ca和Fe在根和叶中的含量显著高于茎和皮, Mn
在皮和叶中的含量显著高于根和茎; 根、茎和皮中
的Cu差异不显著, 但显著小于叶, 同样根、茎、叶
中的Pb差异不显著, 但显著小于皮; 皮和根、叶中
Mo的含量差异不显著, 但其余各器官间却存在显
著差异; Al和Mg分别在茎皮之间和根皮之间无显著
差异外, 其余器官间均差异显著; Zn和Ba则分别在
皮叶之间和茎皮之间存在显著差异。对不同器官12
种元素的总量进行统计, 结果表明南方铁杉植株各
器官的金属元素总量从高到低依次为叶(105.244
mg·kg–1)、根(93.504 mg·kg–1)、皮(88.178 mg·kg–1)
和茎(83.276 mg·kg–1), 排列顺序与以往的研究结果
存在一定差异, 这可能与植物种类有关。
3.4 植株和土壤金属元素含量的比较
计算南方铁杉植株和土壤中各金属元素含量
的平均值并作图(图2)。如图2所示, 植株中金属元素
的含量从高到低依次为Ca (42.901 mg·kg–1)、K
(39.322 mg·kg–1)、Mg (3.177 mg·kg–1)、Al (2.962
mg·kg–1)、Fe (1.935 mg·kg–1)、Mn (0.600 mg·kg–1)、
Zn (0.461 mg·kg–1)、Ba (0.430 mg·kg–1)、Cu (0.388
mg·kg–1)、Mo (0.224 mg·kg–1)、Cr (0.076 mg·kg–1)
和Pb (0.072 mg·kg–1)。土壤中各金属元素含量的高
低与植株间存在很大差异 , 从高到低依次为Al
(94.561 mg·kg–1)、Fe (50.022 mg·kg–1)、K (42.625
mg·kg–1)、Ca (34.003 mg·kg–1)、Mg (4.928 mg·kg–1)、
Cu (1.931 mg·kg–1)、Zn (0.747 mg·kg–1)、Mo (0.685
张志祥等: 不同群落类型下南方铁杉金属元素含量差异及其与土壤养分因子的关系 511

doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.05.004
表3 南方铁杉不同器官的金属元素含量(平均值±标准偏差)
Table 3 Metal element contents of different organs of Tsuga chinensis var. tchekiangensis (mean ± SD) (mg·kg–1)
器官 Organ 金属元素
Metal element 根 Root 茎 Stem 皮 Bark 叶 Leaf
K 35.020 ± 9.977b 37.276 ± 12.967ab 41.748 ± 17.685a 43.242 ± 11.347a
Ca 47.869 ± 6.896a 39.514 ± 8.100b 38.071 ± 9.852b 46.150 ± 8.450a
Fe 2.559 ± 1.292a 1.288 ± 1.027b 1.331 ± 0.704b 2.562 ± 1.952a
Al 3.486 ± 1.858b 1.377 ± 1.105c 1.733 ± 1.565c 5.252 ± 3.165a
Mg 2.550 ± 0.904b 1.978 ± 1.024c 2.947 ± 1.004b 5.234 ± 1.584a
Cu 0.363 ± 0.218b 0.324 ± 0.217b 0.272 ± 0.164b 0.594 ± 0.419a
Mo 0.240 ± 0.178b 0.154 ± 0.132c 0.179 ± 0.172bc 0.324 ± 0.232a
Zn 0.433 ± 0.200ab 0.485 ± 0.239ab 0.380 ± 0.216b 0.549 ± 0.336a
Mn 0.410 ± 0.164b 0.349 ± 0.232b 0.860 ± 0.551a 0.781 ± 0.522a
Ba 0.433 ± 0.156ab 0.384 ± 0.220b 0.491 ± 0.215a 0.411 ± 0.195ab
Cr 0.081 ± 0.048a 0.082 ± 0.069a 0.067 ± 0.026a 0.073 ± 0.049b
Pb 0.058 ± 0.030b 0.063 ± 0.039b 0.098 ± 0.062a 0.069 ± 0.050a
不同字母a、b、c表示不同群落类型间差异显著(p < 0.05)。
Different letters a, b and c indicate that the differences among different organs are significant at 0.05 levels.





图2 植株和土壤中不同金属元素含量的比较。
Fig. 2 Comparison of different metal element contents in plant
and forest soil.


mg·kg–1)、Ba (0.475 mg·kg–1)、Cr (0.388 mg·kg–1)、
Pb (0.285 mg·kg–1)、Mn (0.278 mg·kg–1)。土壤中并
非大量元素的Fe、Al和Cu的含量较高, 这可能与南
方铁杉群落所处区域的土壤类型有关。从图2中还
可以看出, Ca和Mn 2种元素在植株中的含量高于土
壤, 而其他元素则表现出相反的规律, 均以土壤中
的为高, 而且土壤中Fe和Al的含量显著高于南方铁
杉植株, 其中土壤中Al的含量几乎为植株中的32
倍。
3.5 各金属元素富集系数的比较
南方铁杉不同器官中金属元素的富集系数大
小如表4所示, 根、茎、皮和叶对各金属元素的富集
能力存在很大差异。叶对K、Fe、Al、Mg、Cu、
Mo和Zn的富集能力最强, 皮对Mn、Ba和Pb的富集
能力最强, 根和茎则分别对Ca和Cr的富集能力最
强。从表4还可以看出, Mn和Ca的富集系数超过
1.000, 分别达到2.105和1.262, 表明南方铁杉植株
对Mn和Ca具有超强的富集能力 ; 富集系数处于
0.600–1.000的元素有K、Ba、Mg和Zn, 植株对这4
种元素的富集能力也较高; 然而, Al、Fe、Cr和Cu
等元素的富集系数相对较小, 南方铁杉对这些元素
的富集能力较弱。群落土壤中Al的含量最高, 达到
94.561 mg·kg–1, 而植株中为2.926 mg·kg–1, 富集系
数仅为0.031, 这可能与Al元素本身的特性及南方
铁杉植株的生长对Al的需求有关。Fe的富集系数也
较小, 只有0.039, 分析其原因可能是九龙山南方铁
杉群落的土壤为红壤或红黄壤, Fe的含量偏高。
3.6 南方铁杉植株各金属元素的相关性分析
植株中12种金属元素的相关性分析结果见表
5。从表5可以看出, Fe、Al、Cu、Mo和Zn 5种元素
两两之间存在极显著的正相关(p < 0.01), Mg和Al、
Zn、Cu之间、Cr和Zn、Pb之间、Ca和Ba均存在极
显著的正相关(p < 0.01), K和Mg、Mn之间、Fe和Mg、
Al和Mn以及Cu和Cr的正相关水平均达到显著(p <
512 植物生态学报 Chinese Journal of Plant Ecology 2010, 34 (5): 505–516

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表4 不同器官中金属元素的富集系数
Table 4 Enrichment coefficients of metal element in different organs
金属元素 Metal element
器官 Organ
K Ca Fe Al Mg Cu Mo Zn Mn Ba Cr Pb
根 Root 0.822 1.408 0.051 0.037 0.517 0.188 0.350 0.580 1.439 0.912 0.209 0.209
茎 Stem 0.875 1.162 0.026 0.015 0.401 0.168 0.225 0.649 1.225 0.808 0.211 0.227
皮 Bark 0.979 1.120 0.027 0.018 0.598 0.141 0.261 0.509 3.018 1.034 0.173 0.353
叶 Leaf 1.014 1.357 0.051 0.056 1.062 0.308 0.473 0.735 2.740 0.865 0.188 0.248
整株 Whole plant 0.923 1.262 0.039 0.031 0.645 0.201 0.327 0.617 2.105 0.905 0.196 0.259


*, p < 0.05; **, p < 0.01。


0.05), 表明这些元素在南方铁杉体内具有很好的协
同作用。另外, K和Mo、Zn之间、Ca和Pb、Fe和Mn、
Zn和Ba均呈极显著的负相关(p < 0.01), Ca和Cr则呈
显著负相关(p < 0.05), 这些元素相互之间具有拮抗
作用。从元素方面来看, 在达到显著相关水平的元
素中, Zn与其他元素的相关性最多, 达到8对, 且均
为极显著。Fe、Al和Mg与其他元素的相关性也较多,
均达到7对, Pb、Ca和K 3种元素与其他元素的相关
性则相对较少。
3.7 南方铁杉的植株和土壤间金属元素的相关性
分析
南方铁杉植株中的金属元素与土壤中对应金
属元素的相关性分析结果(表6)显示, 植株中的Mg
和土壤中的Fe、Al呈显著负相关(p < 0.05), 植株中
的Fe和Cu分别与土壤中的K和Cu也成显著负相关
关系。但除了Mg、Fe和Cu这3种元素之外, 植株中
其他金属元素和土壤中对应的金属元素并无显著
相关, 可见南方铁杉的植株中金属元素的含量不仅
由土壤中金属元素含量的多少决定, 可能同时还受
到其他因素的影响。
3.8 南方铁杉植株中金属元素的含量和土壤肥力
因素的相关性分析
南方铁杉植株中金属元素的含量和土壤中主
要肥力因素的相关分析显示(表7), Pb与土壤pH值
呈极显著负相关(p < 0.01); K和Mn与土壤pH值呈显
著负相关(p < 0.05); Cr与土壤速效氮呈显著负相关;
Zn则与土壤水分含量呈显著正相关; 但除此之外,
南方铁杉植株中金属元素的含量与土壤肥力因素
的相互关系并无明显的规律性。从表7也可以看出,
土壤肥力因素中, 土壤pH值对南方铁杉植株中金
属元素的含量影响较大。
4 结论和讨论
植物化学元素的含量与分布不仅体现了植物
表5 南方铁杉植株各金属元素间的相关性
Table 5 Correlation among different metal elements of Tsuga chinensis var. tchekiangensis
金属元素
Metal element
K Ca Fe Al Mg Cu Mo Zn Mn Ba Cr Pb
K 1.000
Ca 0.116 1.000
Fe 0.079 0.118 1.000
Al –0.051 0.154 0.364** 1.000
Mg 0.179* 0.138 0.166* 0.483** 1.000
Cu –0.028 –0.051 0.376** 0.352** 0.387** 1.000
Mo –0.228** –0.073 0.318** 0.365** 0.274** 0.222** 1.000
Zn –0.223** –0.096 0.296** 0.336** 0.232** 0.457** 0.301** 1.000
Mn 0.177* 0.062 –0.284** 0.175* 0.210** –0.109 –0.006 0.013 1.000
Ba 0.074 0.249** –0.049 –0.096 0.008 –0.167 –0.046 –0.224** –0.027 1.000
Cr –0.056 –0.182* 0.193* 0.123 –0.047 0.200* 0.146 0.369** –0.148 –0.122 1.000
Pb –0.006 –0.281** 0.018 –0.097 0.079 0.140 0.046 0.116 –0.080 0.156 0.267** 1.000
张志祥等: 不同群落类型下南方铁杉金属元素含量差异及其与土壤养分因子的关系 513

doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.05.004
表6 南方铁杉的植株与土壤中的金属元素含量相关性
Table 6 Correlation among metal element contents of plant and soil of Tsuga chinensis var. tchekiangensis community
土壤中的金属元素 Metal element of soil 植株中的金属元素
Metal element of plant K Ca Fe Al Mg Cu Mo Zn Mn Ba Cr Pb
K –0.111 –0.004 –0.083 –0.015 –0.104 –0.248 –0.196 –0.017 –0.027 –0.173 –0.078 0.007
Ca 0.204 –0.062 0.321 0.216 0.135 –0.154 –0.108 0.252 0.175 –0.003 –0.006 –0.133
Fe –0.326* 0.066 0.125 0.127 0.057 –0.098 –0.021 0.071 0.171 –0.025 0.190 0.226
Al –0.118 –0.046 –0.108 –0.041 –0.115 –0.279 –0.108 –0.228 –0.128 –0.115 –0.180 –0.158
Mg –0.086 0.313 –0.396* –0.397* –0.258 –0.141 0.026 0.130 –0.261 –0.144 –0.207 0.181
Cu 0.081 0.198 –0.205 –0.191 –0.160 –0.325* –0.174 –0.134 –0.096 –0.242 –0.236 0.258
Mo –0.244 0.048 –0.217 –0.120 –0.024 0.039 –0.092 –0.089 –0.105 0.024 –0.120 0.025
Zn 0.105 –0.010 –0.055 –0.028 –0.020 –0.068 –0.138 0.016 0.026 –0.023 –0.104 0.098
Mn 0.080 –0.300 –0.074 –0.024 –0.103 0.256 0.138 0.121 –0.142 0.097 0.004 –0.265
Ba 0.152 –0.110 0.063 –0.002 –0.028 –0.213 –0.212 –0.204 0.119 –0.194 –0.041 0.057
Cr 0.174 –0.140 –0.293 –0.204 –0.321 0.146 –0.062 0.033 –0.157 –0.118 –0.133 –0.118
Pb –0.202 0.127 –0.175 –0.125 –0.128 0.154 0.010 0.157 0.071 0.142 0.102 0.177
*, p < 0.05; **, p < 0.01。




*, p < 0.05; **, p < 0.01。


自身的特性, 是植物长期演化的结果, 而且受到植
物所处生境的影响, 生境中物种组成、光照条件、
土壤水分含量和土壤肥力等因素均对植物的生长
发育和元素分布存在影响(刘鹏等, 2008)。在群落类
型II和V中, 南方铁杉植株的金属元素总量相对较
高, 且K、Ca、Fe、Mg、Ba和Cr 6种元素含量也较
高, 这一方面与群落类型II和V中, 物种较为单一,
南方铁杉生长发育较好有关, 另一方面还与群落土
壤中, 这些金属元素有着很好的储备有关。群落类
型III和V中土壤K的含量没有显著差异, 但V的南方
铁杉植株中K的含量显著高于III; I中植株Mo和Pb
的含量显著高于IV, 但其土壤中这两种元素并不存
在显著差异, 说明南方铁杉植株中这3种元素受林
地土壤本身的影响相对较小, 可能主要受植被的影
表7 植物中金属元素的含量与土壤肥力因素的相关性
Table 7 Correlation among metal element content of Tsuga chinensis var. tchekiangensis and soil fertility factors
土壤肥力因素 Soil fertility factor 植株金属
元素
Plant metal
element
土壤水分含
量
Soil water
content
土壤pH值
Soil pH
土壤电导率
Soil electri-
cal conduc-
tivity
土壤有机质
含量
Soil organism
content
土壤全N
Soil total
nitrogen
土壤速效N
Soil avail-
able nitrogen
土壤全P
Soil total
phosphorus
土壤速效P
Soil avail-
able phos-
phorus
K –0.293 –0.332* 0.002 –0.064 –0.127 –0.080 –0.098 0.007
Ca –0.225 –0.207 –0.056 0.220 0.065 0.035 –0.133 0.080
Fe 0.117 0.262 –0.199 0.043 –0.201 –0.292 0.229 –0.244
Al –0.183 0.057 –0.257 –0.307 –0.228 –0.076 0.103 –0.105
Mg –0.129 –0.323 0.031 –0.130 –0.227 0.025 –0.051 0.192
Cu –0.084 –0.405 0.293 0.116 0.315 0.186 –0.130 0.297
Mo –0.299 –0.107 0.074 0.009 –0.107 –0.310 –0.003 –0.153
Zn 0.417** 0.082 0.297 0.020 –0.090 –0.035 –0.177 0.142
Mn –0.160 –0.355* 0.086 –0.135 –0.296 0.158 –0.147 0.100
Ba 0.138 0.026 0.236 0.353* 0.041 –0.079 –0.156 –0.027
Cr –0.005 0.149 –0.105 –0.110 –0.179 –0.362* 0.020 –0.173
Pb 0.082 –0.471** 0.226 0.008 0.025 0.159 –0.244 0.112
514 植物生态学报 Chinese Journal of Plant Ecology 2010, 34 (5): 505–516

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响。对长序榆(Ulmus elongata)和七子花(Heptac-
odium miconioides)的研究结果也显示, 不同群落类
型, 生境差异较大, 其植株的生长发育状态不同,
对化学元素的吸收利用能力有差异, 导致元素含量
存在很大差异(刘鹏等, 2008; 张志祥等, 2008c)。林
地土壤中各金属元素的含量也存在较大差异, Al和
Fe的含量较高, 大量元素K却相对较低, 这可能与
南方铁杉群落所处的地理位置以及土壤类型有关。
调查显示, 九龙山的南方铁杉群落处于亚热带季风
区, 土壤为红壤或红黄壤, pH值小于7, 土壤呈酸
性。潘开文和刘照光(2001)的研究表明, 亚热带酸性
土壤中, Al和Fe的有效浓度较高, 且可以和土壤中
的P结合形成不溶性的AlPO4和FePO4, 使土壤中P
和K的含量较低。
不同金属元素在南方铁杉植株中的作用不同,
故其含量也会有很大差异。Ca具有调节细胞的pH
值, 促进有机物的运输及维持生物膜的功能等作
用, 故含量较高; K是植物生命活动所必需的大量
元素 , 对植物的代谢具有重要作用 (张志祥等 ,
2008c); Mg和Fe在叶绿素的合成过程中起重要促进
作用, 其中, Fe还对植物体氧化还原反应起着调节
作用(Liu et al., 2004); Mn虽也参与植物叶绿素的合
成, 但其需求量甚微, 然而南方铁杉植株中Mn的含
量偏高, 可能是因为南方铁杉对Mn具特殊的富集
作用; 其他金属元素的含量较少, 这说明植株对其
的需求相对较少。
植物各器官的生理机能和生物学特性存在很
大差异, 在植物生长过程中所起的作用不尽相同,
对元素的需求也不相同, 因此各器官元素的含量必
定存在明显差异(刘鹏等, 2008)。南方铁杉各器官金
属元素的总量从高到低依次为叶、根、皮和茎。一
般而言, 器官代谢越旺盛, 元素的浓度越大。比如,
叶为植物生命活动最为活跃的部位, 是进行光合作
用的场所, 因而大部分元素特别是叶绿素合成所需
的Fe和Mg在叶中的含量明显高于其他部位; 根是
植物储存营养物质的器官, 元素含量也相对较高。
但是各器官的不同元素因其具有不同的生理功能,
含量规律又具有特殊性, 如皮中Mn的含量最高, 可
能与Mn是南方铁杉皮中许多酶的活化剂有关。不同
元素迁移能力的大小也影响着元素在植株体内的
分布, 造成器官间K含量的差异可能是由于K的移
动性引起的(Helmisaari, 1992); Ca和Fe在茎和皮中
的迁移能力较弱, 却能在老叶中累积(旷远文等 ,
2006), 导致这两种元素在叶中的含量明显高于茎
和皮; Al在南方铁杉根和叶中的含量较高, 这与潘
开文和刘照光 (2001)对连香树 (Cercidiphyllum
japonicum)人工幼林的研究结果相似。
植物对化学元素的吸收利用按照一定的比例
进行, 如果植物器官中不同元素之间的含量达到显
著正相关, 表明该植物对这些元素的吸收和利用具
有相互促进的作用(梁其彪等, 1998)。富集系数是植
物不同器官中金属元素和土壤中金属元素的含量
比, 体现了植物对不同元素的富集能力的大小(朱
育新等, 1995)。Mg与其他元素的正相关性最多, 达
到7对, Zn和其他元素的正相关也较多, 达到5对,
Mg和Zn是植物体内易被再分配和再利用并能促进
其他元素吸收的两种元素(张志祥等, 2008c), 而且
Mg和Zn的含量存在极显著正相关, 富集系数也非
常接近, 说明南方铁杉对Mg和Zn的吸收具有相似
性。南方铁杉中Fe和Al的相关性达极显著水平, 植
株对这两种元素的吸收也具有相似性, 这与孔令韶
等(1995)对昆仑山地区植物的研究结果一致。然而,
Fe和Al的富集系数极低, 一方面, 可能是因为其他
有相似生物地球化学行为的元素在植物吸收过程
中的拮抗作用降低了植物对Fe和Al的吸收, 本试验
中, Mn和Fe呈显著负相关, 表明其拮抗作用明显;
另有研究显示, Ca对Fe和Al的吸收具有很强的拮抗
作用(罗承德等, 2000)。另一方面, 植物本身的防御
机制也起了一定的作用。虽然Fe对植物的生长必不
可少, 但过量的Fe对植物具有毒害作用(Jugsujinda
& Patrick, 1993); Al可与蛋白质、脂质、糖类和核酸
等结合, 在酸性环境下干扰植物细胞的离子代谢,
影响正常的生理生化过程。植物对Al的毒害产生抗
逆性, 一些特异的抗Al酶、苹果酸、磷酸和根系多
肽的分泌影响着植物对Al的过分吸收(Basu et al.,
1994; Pellet et al., 1995)。元素富集系数可定量地反
映植物对土壤元素的选择吸收能力。南方铁杉对
Ca、Mg、K、Mg、Ba和Zn的富集系数较大, 这些
元素中既包括了植物生长发育所需的常量必需元
素K、Ca和Mg, 又包括了Ba和Zn两种微量元素, 植
物对常量必需元素K、Ca和Mg的需求较大, 只有从
土壤中不断地富集吸收才能满足植物正常的生理
活动, Ba和Zn虽尚无充足证据被列入植物营养元
素, 但南方铁杉对其较强的富集吸收能力的原因值
张志祥等: 不同群落类型下南方铁杉金属元素含量差异及其与土壤养分因子的关系 515

doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.05.004
得深入研究。
南方铁杉植株的大多数金属元素含量与土壤
的金属元素间没有显著相关性, 究其原因可能是植
株的金属元素虽主要来源于土壤, 但受植物的种类
和生长发育状况、林地土壤类型、土壤肥力及pH等
因素的影响, 使得大多数植株金属元素含量与土壤
中的相应元素含量并无共轭关系。土壤pH对南方铁
杉植株中K、Mn和Pb等金属元素的影响相对较大,
土壤有机质、速效N、水分含量等和植株某些金属
元素含量也存在一定的相关性。土壤pH是土壤化学
性质的综合反映, 对土壤养分的形成、转化和有效
性, 土壤微生物的活动合植株的生长发育均有显著
影响。土壤有机质是微生物和动物活动的一个重要
能量来源, 易被土壤微生物分解利用以供给植物养
分, 其含量的高低影响着植物对土壤养分的吸收利
用(Ding & Chen, 1995), 从而影响植物的生长和发
育乃至整个种群的构建。汪殿蓓等(2007)对濒危植
物仙湖苏铁(Cycas fairylakea)的研究表明, 土壤有
机质对种群构建的生长影响最大。羊草(Leymus
chinensis)种群的构件却与土壤中N含量有着密切的
联系(潘庆民等, 2005)。总之, 南方铁杉植株中金属
元素含量的高低并不是由某种单一的土壤养分因
子决定的, 而是土壤各养分因子相互作用的结果,
或者可能是由于种群所处的海拔、坡度和坡向等生
境条件以及群落演替的不同阶段所引起的, 这些都
还有待于进一步研究。
致谢 浙江省新苗人才计划(2008R40G2030003)和
浙江省大学生科研创新团队资助项目。
参考文献
Basu U, Godbold D, Taylor GJ (1994). Aluminum resistance in
Triticum aestivum associated with enhanced exudation of
malate. Journal of Plant Physiology, 144, 745–753.
Ding YX, Chen JL (1995). Effect of continuous plantation of
Chinese fir on soil fertility. Pedosphere, 5, 57–66.
Guo LJ (郭连金), Hong SR (洪森荣), Xia HY (夏华炎)
(2006). Analysis on the number dynamic of Tsuga
tchekiangensis population in Wuyishan Nature Reserve.
Journal of Shangrao Normal College (上饶师范学院学
报), 26(6), 74–78. (in Chinese with English abstract)
He HQ (何惠琴), Li SC (李绍才), Sun HL (孙海龙), Liu SC
(刘世昌), Xiong WL (熊文兰) (2008). Quantitative clas-
sification and ordination of Jinping hydropower station,
Sichuan Province, China. Acta Ecologica Sinica (生态学
报), 28, 3706–3712. (in Chinese with English abstract)
Helmisaari HS (1992). Nutrient retranslocation within the foli-
age of Pinus sylvestris. Tree Physiology, 10, 45–48.
Jhala YV (1997). Seasonal effects on the nutitional ecology of
blackbuck Antelope cervicara. Journal of Applied Ecol-
ogy, 34, 1348–1358.
Jugsujinda A, Patrick WH Jr (1993). Evaluation of toxic condi-
tions associated with oranging symptoms of rice in a
flooded Oxisol in Sumatra, Indonesia. Plant and Soil, 152,
237–243.
Kuang YW (旷远文), Wen DZ (温达志), Zhou GY (周国逸),
Zhang DQ (张德强) (2006). Distribution of elements
along the length of different aged needles of Pinus mas-
soniana at Dinghushan. Journal of Plant Ecology (Chi-
nese Version) (植物生态学报), 30, 33–39. (in Chinese
with English abstract)
Kong LS (孔令韶), Li BS (李渤生), Guo K (郭柯), Ma MH
(马茂华) (1995). Characteristics of element contents in
plant species of the Karakorum and Kunlun Mountains.
Acta Phytoecologica Sinica (植物生态学报), 19, 13–22.
(in Chinese with English abstract)
Liang QB (梁其彪), Li RT (李瑞棠), Tang RQ (唐润琴), Ning
SJ (宁世江), Zhao TL (赵天林), Mo QH (莫权辉) (1998).
Preliminary analysis on the element background values of
rare and endangered plants in Mulun forest area. Guihaia
(广西植物), 18, 229–236. (in Chinese with English ab-
stract)
Liu P (刘鹏), Hao CY (郝朝运), Chen ZL (陈子林), Zhang ZX
(张志祥), Wei FM (韦福民), Xu SZ (许士珍) (2008).
Nutrient element distribution in organs of Heptacodium
miconioides in different communities and its relationship
with soil nutrients. Acta Pedologica Sinica (土壤学报),
45, 304–312. (in Chinese with English abstract)
Liu WJ, Zhu YG, Smith FA, Smith SE (2004). Do phosphorus
nutrition and iron plaque alter arsenate (As) uptake by rice
seedlings in hydroponic culture? New Phytologist, 162,
481–488.
Luo CD (罗承德), Zhang J (张健), Liu J (刘继龙) (2000).
Researches on the threshold of aluminum toxicity and the
decline of Chinese fir plantation in hilly area around the
Sichuan basin. Scientia Silvae Sinicae (林业科学), 36(1),
9–14. (in Chinese with English abstract)
Lu RK (鲁如坤) (1999). Soil Agriculture Chemistry Analysis
Method (土壤农业化学分析方法). China Agricultural
Science and Technology Press, Beijing. (in Chinese)
Pan KW (潘开文), Liu ZG (刘照光) (2001). The distribution
and circulation of nutrient element contents and accumu-
lation in the young artificial Cercidiphyllum japonicum
community. Scientia Silvae Sinicae (林业科学), 37(2),
1–12. (in Chinese with English abstract)
Pan QM (潘庆民), Bai YF (白永飞), Han XG (韩兴国), Yang
JP (杨景成) (2005). Effects of nitrogen additions on a
516 植物生态学报 Chinese Journal of Plant Ecology 2010, 34 (5): 505–516

www.plant-ecology.com
Leymus chinensis population in typical steppe of Inner
Mongolia. Acta Phytoecologica Sinica (植物生态学报),
29, 311–317. (in Chinese with English abstract)
Pellet DM, Grunes DL, Kochian LV (1995). Organic acid exu-
dation as an aluminum tolerance mechamism in maize
(Zea mays L.). Planta, 196, 788–795.
Richards AE, Shapcott A, Playford J, Morrison B, Critchley C,
Schmidt S (2003). Physiological profiles of restricted en-
demic plants and their widespread congenors in the North
Queensland wet tropics, Australia. Biological Conserva-
tion, 111, 41–52.
Sequeira R, Mackauer M (1992). Nutritional ecology of an
insect host-parasitoid association: the pea aphid―Aph-
idius ervi system. Ecology, 73, 183–189.
Su ZM (苏宗明) (1983). The subtropical mid-montane conif-
erous and broad-leaf mixed forest in Guangxi. Guihaia (广
西植物), 3, 33–42. (in Chinese with English abstract)
Wang DB (汪殿蓓), Ji SY (暨淑仪), Chen FP (陈飞鹏), Peng
SL (彭少麟) (2007). Relationship between modules and
soil nutrient factors of Cycas fairylakea population. Jour-
nal of Northeast Forestry University (东北林业大学学
报), 35(4), 22–24, 55. (in Chinese with English abstract)
Zhang FG (张方钢) (1996). A Study on the Natural Resources
of Jiulongshan Nature Reserve in Zhejiang Province (浙
江省九龙山自然保护区自然资源研究). China Forestry
Publishing House, Beijing. 1–15. (in Chinese)
Zhang WH (张文辉), Zu YG (祖元刚), Liu GB (刘国彬)
(2002). Population ecological characteristics and analysis
on endangered cause of ten endangered plant species. Acta
Ecologica Sinica (生态学报), 22, 1512–1520. (in Chinese
with English abstract)
Zhang ZX (张志祥), Kang HJ (康华靖), Liu P (刘鹏), Li CH
(李成惠), Liao CC (廖成川), Zheng CH (郑春浩), Ye KK
(叶侃侃) (2008c). A study on element distribution of en-
dangered plants Ulmus elongata and its relationship with
soil factors based on ICP-AES. Journal of Soil and Water
Conservation (水土保持学报), 22(3), 95–100. (in Chinese
with English abstract)
Zhang ZX (张志祥), Liu P (刘鹏), Cai MZ (蔡妙珍), Kuang
HJ (康华靖), Liao CC (廖承川), Liu CS (刘春生), Lou
ZH (楼中华) (2008a). Population quantitative characteris-
tics and dynamics of rare and endangered Tsuga
tchekiangensis in Jiulongshan Nature Reserve of China.
Journal of Plant Ecology (Chinese Version) (植物生态学
报), 32, 1146–1156.
Zhang ZX (张志祥), Liu P (刘鹏), Liu CS (刘春生), Liao CC
(廖承川 ), Cai MZ (蔡妙珍 ), Huang BW (黄帮文 )
(2008b). The structure characteristics and dominant popu-
lation regeneration types of Tsuga tchekiangensis commu-
nities in the Jiulongshan National Natural Reserve of
Zhejiang Province. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 28,
4547–4558. (in Chinese with English abstract)
Zhu YX (朱育新), Qian JL (钱君龙), Huang JS (黄景苏), Ke
SZ (柯善哲) (1995). A preliminary study on accumulation
of tree elements in Mining area of Xixia mountain, Nan-
jing. Acta Phytoecologica Sinica (植物生态学报), 19,
261–269. (in Chinese with English abstract)

责任编委: 贺金生 实习编辑: 黄祥忠