全 文 ：doi10. 16473 / j. cnki. xblykx1972. 2015. 05. 008
广西 32年生顶果木林分营养元素积累与分配特征
*
吴庆标，宋华萍，朱媛
(广西大学 林学院，广西 南宁 530004)
摘要:本研究在广西来宾市 32年生顶果木人工林内选取标准地，采用收获样方法计算林分生物量，同时对林分
乔木层根、干、枝、叶、皮，灌木层根、干、枝、叶，草本层地上部分和地下部分进行生物量和营养元素含量
的测定与分析，以研究其生态系统的营养元素分配特征。结果表明，32 年生顶果木人工林生态系统生物量为
808. 25 t /hm2，各器官生物量排列情况为:干＞枝＞根＞皮＞叶。各器官营养元素含量均以 Ca 最高，N 和 K 次之，
Mg、P 较低。乔木层的营养元素积累总量为 10 000. 23 kg /hm2，主要集中在干材和枝，其次是皮，最少是侧根。
顶果木林每积累 1 t干物质需要 5种营养元素的总量为 12. 52 kg，其中对 Ca的利用效率最低，Mg最高。
关键词:顶果木;人工林;营养元素;分配格局
中图分类号:S 792. 99 文献标识码:A 文章编号:1672－8246 (2015)05－0039－06
Accumulation and Distribution Characteristics of Nutrients in
Acrocarpus fraxinifolius Plantations
WU Qing-biao，SONG Hua-ping，ZHU Yuan
(Forestry College，Guangxi University，Nanning Guanxi 530004，P. Ｒ. China)
Abstract:To guide the Acrocarpus fraxinifolius plantations in Lai-bin of Guangxi province，the accumulation and
distribution characteristics of nutrients was analyzed． In sample plot of Acrocarpu fraxinifolius plantation，harvest
method was used to measure the biomass，and samples were collected from leaves，branches，stems，and root of
arbor layer plants，leaves，twigs，and roots of shrubs，aboveground and underground parts of herbs． The results
showed that the total carbon storages of plantation ecosystems was 808. 25 t /hm2． The average biomass content in
different organs in tree layer of plantation increased in the order as trunk＞branch＞root＞bark＞leaf． Ca was the nutri-
ent element with highest content，followed by N and K，Mg and P had the lowest content． The nutrient accumula-
tion of tree layer 10 000. 23 kg /hm2，mainly in trunk and branches，followed by bark，and the root at the last．
The total accumulation of 5 nutrient elements needed for 1 t dry matter for Acrocarpus fraxinifolius plantations were
12. 52 kg． The use efficiency of Ca was the least while that Mg was the highest．
Key words:Acrocarpus fraxinifolius;plantation;nutrient element;distribution pattern
顶果木 (Acrocarpus fraxinifolius)属于豆科
(Fabaceae)顶果木属 (Acrocarpus)落叶大乔
木［1］，分布在广西的南部、西部，贵州的西部和
云南的南部、西南部至西部。顶果木的根系较为发
达，冠幅较大和林分凋落物较为丰富，在涵养水
源、保持水土和改良土壤等方面具有重要作用，顶
果木在石山岩溶地区石漠化治理具有显著的效
果［2～3］。顶果木的经济价值高，把顶果木作为山区
石漠化治理的造林树种，进行大面积造林，对推动
广西石漠化治理进程，具有深远的现实意义［4］。
第 44卷 第 5期
2015年 10月
西 部 林 业 科 学
Journal of West China Forestry Science
Vol. 44 No. 5
Oct. 2015
* 收稿日期:2015－04－11
基金项目:广西林业科技项目“珍稀树种顶果木人工林综合技术研究”(桂林科字 ［2013］ 第 19号)。
第一作者简介:吴庆标 (1976－) ，男，副教授，博士，主要从事碳循环研究。E-mail:wuqb2003@ 163. com
杨成华［5］围绕顶果木的林学特性等进行研究，
研究中发现顶果木的分布特点与所处环境的温度有
关。顾茂彬等［6］则发现小黄粉蝶是主要危害顶果
木的害虫之一。何关顺等［7］对顶果木的育苗问题
进行研究，发现采用营养袋育苗可以提高顶果木的
成活率。黎素平等［8］对顶果木的采种、播种以及
苗期的管理进行了研究。周传明等［9］对顶果木的
离体培养技术进行研究，发现改良 MS 培养基培养
的无菌苗长势较好，其中真叶的生长较好。马跃
等［10］主要集中进行种子、苗木的栽培技术相关的
研究。吕曼芳等［11］对顶果木人工林的生长规律进
行调查，发现顶果木的树高、胸径以及材积连长率
均随着树龄增加而增加，当达到一定年龄后会逐渐
减少，总体呈现先增加后减少的趋势。郝建等［12］
则以顶果木的耐旱抗旱性为中心进行研究，结果表
明在水分胁迫期间，顶果木叶片的叶绿素含量出现
先升高后降低的趋势，而类胡萝卜素含量增加，可
溶性糖及蛋白质的含量则出现先增加再降低的趋
势。曾辉等［13］研究施肥对顶果木苗木生长及营养
元素积累与分配的影响，发现施肥对叶片中 N 元
素的累积有着促进作用，而对植物中 P 元素的积
累作用不明显。邓福春等［14］则以顶果木对锰毒害
的响应及解毒进行研究，发现顶果木叶片细胞膜的
透性和丙二醇的含量随着锰溶液的浓度增加而增
加，SOD酶的活性随着锰溶液浓度的增加表现为
先增加后减少的趋势。先前研究主要是对顶果木的
育苗、生长规律或胁迫反应进行研究，但关于顶果
木的 5种营养元素分配格局方面的研究不多。
本项目通过对广西省来宾市 32 年生顶果木人
工林营养元素含量、积累量及其分配特征进行研
究，以揭示顶果木人工林营养元素累积特点，为顶
果木人工林的经营管理特别是林地营养管理提供科
学依据。
1 材料与方法
1. 1 试验地概况
32年生顶果木人工林位于广西来宾维都林场，
北纬 23°16 ～26°29，东经 108°24 ～110°28，属于
亚热带季风气候，年平均气温为 18. 1～ 21. 2℃，年
降水量在 1 225 mm以上，主要集中在 4－8 月;平
均海拔为 125 m，土壤为砂页岩红壤，植株行距为
3 m×4 m，林分密度为 550 株 /hm2，林分郁闭度为
0. 8［11］。
顶果木人工林草本层以弓果黍 (Cyrtococcum
patens)、半边旗 (Pteris semipinnata)、渐尖毛蕨
(Cyclosorus acuminata)为优势种，灌木层以阴香
(Cinnamomum burmannii)幼树、小叶女贞 (Ligus-
trum quihoui)、翻白叶 (Pterospermum heterophyl-
lum)幼树为优势种，林下植被覆盖度约为 80 %，
枯落物层厚度约为 2～3 cm。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 试验地设置和林分调查
调查林分及生长情况后，按照典型选样原则，
在顶果木人工林中设置 20 m×20 m 的 3 个标准样
地，对标准样地内林木进行每木检尺，测得林木的
平均胸径为 25. 8 cm，平均高为 25. 66 m。在样地
中选取 3株平均标准木，进行林分生物量的测定。
表 1 林分土壤基本情况
Tab. 1 The basic information of soil of forest stands
土壤层
/cm
土壤密度
/g·cm－3
有机碳
/g·kg－1
N
/g·kg－1
P2O5
/g·kg－1
K2O
/g·kg－1
交换性钙
/mg·kg－1
交换性镁
/mg·kg－1
0～20 1. 245 29. 84 1. 53 0. 93 20. 50 108. 1 6. 9
20～40 1. 491 19. 65 1. 03 1. 03 22. 64 669. 2 62. 6
40～60 1. 556 8. 72 0. 74 0. 60 24. 86 44. 1 3. 1
60～100 1. 609 5. 94 0. 63 0. 65 24. 61 39. 1 3. 2
1. 2. 2 林分生物量的测定
树干 通过 Monsic 分层切割法［15］测定，将标
准木伐倒后以 2 m 为 1 段锯开后分别称取其鲜重。
树干样品含水率及其营养元素含量的测定通过现场
于标准木上、中、下位置分别锯取圆盘 (厚度 4 ～
5 cm)样品，并做好标记，经烘至恒重测得含水
率并粉碎装瓶待测。
枝条和叶子 二者均通过全测法测定，即将伐
倒的标准木的枝叶全部分离，再将枯枝和鲜枝分
开，分别称取其鲜重，各采集样品 500 g 左右，其
中树叶样品为嫩叶和老叶按一定比例混合。
04 西 部 林 业 科 学 2015年
根系 通过全根挖掘法［16］来测定，对挖掘的
根、根兜等称得鲜重，同样分别取 500 g 左右的样
品。将全部样品带回实验室，经过 105℃杀青 30
min后，在 85℃恒温下烘至恒重后称取其干重，并
粉碎装瓶待测。
1. 2. 3 植物样品营养元素分析
采集的植物样品在 85℃的烘箱烘干至恒重，
然后粉碎、装袋、标记。N、P、K 元素含量的测
定均首先采用浓 H2SO4-HClO4消化法煮至其清亮透
明，N元素含量采用凯氏法测定，P 元素含量采用
钼锑抗比色法测定，K元素含量采用火焰光度计法
测定，Ca和 Mg元素含量经过 HClO4-HNO3消化法
煮至其清亮透明后用原子吸收光谱法测定［ 17］。
1. 3 统计分析
本研究实验数据利用 Excel 2007 软件分析整
理，数据的显著性差异等采用 SPSS 软件进行分
析。
2 结果与分析
2. 1 林分生物量
顶果木人工林生态系统生物量为 808. 25 t /hm2，
乔木层＞灌草层＞凋落物层。乔木层的生物量为
798. 93 t /hm2，占生态系统的 98. 85 %;灌草层
(6. 42 t /hm2)和凋落物层 (2. 9 t /hm2)占生态系统
的 0. 79 %和 0. 36 %，灌草层是其凋落物层的 2. 2倍
(图 1)。各器官间的生物量差异显著 (图 1) ，各器
官生物量表现为干＞枝＞根 (根兜+侧根)＞皮＞叶，
其中生物量最大的为干 (456. 12 t /hm2) ，占乔木层
的 57. 09 %;最小的为叶 (13. 17 t /hm2) ，占乔木层
的 1. 65 %。
图 1 顶果木人工林生物量
Fig. 1 The biomass of Acrocarpus fraxinifolius plantation
2. 2 营养元素含量
由于各器官生理和生物学特性的不同，营养元
素在不同器官的含量明显不同，营养元素含量排列
顺序为以 Ca最高，N和 K 含量次之，Mg、P 含量
均较低 (表 2)。叶为 N＞K＞Ca＞P＞Mg;枝为 Ca＞K
＞N＞P＞Mg;皮为 Ca＞N＞K＞P ＞Mg;干材为 K＞N＞
Ca＞P＞Mg;根兜为 N＞K＞Ca＞P＞Mg;大根为 N＞K＞
Ca＞P＞Mg;中根为 Ca＞N＞K＞P＞Mg;细根为 N＞Ca
＞K＞Mg＞P。各器官营养元素含量的高低与植物生
理活动的代谢水平以及营养元素本身的特性有关，
光合作用、呼吸作用这些生理活动主要是在叶子中
的叶绿体和线粒体中进行，因此叶中 N 和 K 的含
量高于其他器官。而在皮中 Ca 含量高于其他器
官，这是因为构成细胞壁的主要元素是 Ca。
表 2 顶果木人工林各组分营养元素含量
Tab. 2 Nutrient concentration in various components of
Acrocarpus fraxinifolius plantation
g·kg－1
组分 N P K Ca Mg
叶 28. 31 1. 85 15. 87 8. 21 0. 77
枝 5. 55 0. 81 5. 69 6. 64 0. 29
皮 6. 89 0. 37 4. 67 23. 97 0. 19
干材 2. 03 0. 30 3. 04 1. 61 0. 09
根兜 2. 89 0. 23 2. 60 2. 02 0. 08
大根 5. 20 0. 53 4. 33 3. 52 0. 13
中根 4. 34 0. 32 3. 25 4. 66 0. 22
细根 6. 05 0. 41 4. 30 5. 07 0. 45
凋落物 1. 32 0. 62 2. 15 16. 49 0. 73
小计 62. 58 5. 44 45. 9 72. 19 2. 95
2. 3 营养元素积累与分配
顶果木乔木层的 5 种营养元素积累总量为
10 000. 23 kg /hm2。由于顶果木林各器官营养元素
含量差别较大，因此，各器官营养元素积累量及其
分配存在较大的差异。顶果木林的营养元素积累量
主要集中在干材和枝，其次是皮，最少是侧根。从
乔木层各种营养元素积累量来看，顶果木林的 Ca、
K、N 的含量相似，分别为 3 313. 52 kg /hm2、
3 179. 03 kg /hm2、3 026. 48 kg /hm2，分别占总积
累量比例的 33. 13 %、31. 79 %、30. 26 %，Mg 的
积累量最小，占总积累量比例的 1. 27 % (表 3)。
14第 5期 吴庆标等:广西 32年生顶果木林分营养元素积累与分配特征
表 3 顶果木人工林营养元素积累与分配
Tab. 3 Nutrient accumulation and distribution of Acrocarpus fraxinifolius plantation kg·hm－2
组分
生物量
/ t·hm－2
N P K Ca Mg 合计
叶 13. 17 372. 84 24. 36 209. 01 108. 13 10. 14 724. 48
枝 169. 42 940. 28 137. 23 964. 00 1 124. 95 49. 13 3 215. 59
皮 39. 95 275. 26 14. 78 186. 57 957. 60 7. 59 1 441. 80
干材 456. 12 925. 92 136. 84 1 386. 60 734. 35 41. 05 3 224. 77
根兜 107. 31 310. 13 24. 68 279. 01 216. 77 8. 58 839. 16
侧根 12. 96 202. 05 16. 33 153. 84 171. 72 10. 50 554. 43
小计 798. 93 3 026. 48 354. 22 3 179. 03 3 313. 52 126. 99 10 000. 23
2. 4 营养元素利用效率
养分的利用效率体现了植物对于环境中的营养
元素的利用程度。养分利用效率主要采用的是
Chapin 指数 (植物的养分贮量 /植物的生物
量)［18］。顶果木每积累 1 t干物质需 N、P、K、Ca
和 Mg这 5种营养元素 12. 52 kg，对各营养元素的
利用效率为 Mg＞P＞N＞K＞Ca。不同器官对各营养元
素的利用效率分别为，叶是 Mg＞P＞Ca＞K＞N;枝是
Mg＞P＞N＞K＞Ca;皮是 Mg＞P ＞K ＞N＞Ca;干材是
Mg＞P＞Ca＞N ＞K;根兜是 Mg＞P＞ Ca＞K＞N;侧根
是 Mg＞P＞ K＞Ca ＞N (表 4)。
表 4 顶果木人工林的营养元素利用效率
Tab. 4 Nutrient utilization efficiency of Acrocarpus fraxinifolius plantation
组分
生物量
/ t·hm－2
养分贮存量
/kg·hm－2
营养元素利用效率 /kg·t－1
N P K Ca Mg
合计
叶 13. 17 724. 48 0. 47 0. 03 0. 26 0. 14 0. 01 0. 91
枝 169. 42 3 215. 59 1. 18 0. 17 1. 21 1. 41 0. 06 4. 02
皮 39. 95 1 441. 80 0. 34 0. 02 0. 23 1. 20 0. 01 1. 80
干材 456. 12 3 224. 77 1. 16 0. 17 1. 74 0. 92 0. 05 4. 04
根兜 107. 31 839. 16 0. 39 0. 03 0. 35 0. 27 0. 01 1. 05
侧根 12. 96 554. 43 0. 25 0. 02 0. 19 0. 21 0. 01 0. 69
合计 798. 93 10 000. 23 3. 79 0. 44 3. 98 4. 15 0. 16 12. 52
3 结论
32 年生顶果木人工林生态系统生物量为
808. 25 t /hm2，各器官的生物量排列情况为干＞枝＞
根 (根兜+侧根)＞皮＞叶。跟相近树龄的其他树种
比较后可知 32年生顶果木人工林生态系统生物量
较高，说明顶果木对来宾市的环境的适应性好。
营养元素分布表现为 Ca＞N＞K＞P＞Mg，干材中
营养元素的含量最低。其中 P 和 Mg 的含量太低，
作为调节代谢因子参与光合作用等重要的生理过
程，P 和 Mg的低含量可能成为影响顶果木生产力
的重要因素。
32 年生顶果木林的营养元素积累总量为
10 000. 23 kg /hm2，各器官按营养元素积累量排序为
干材＞枝＞皮＞根＞叶，干材占总积累量的 32. 25 %。
32年生顶果木林营养元素的利用效率为 12. 52
kg / t，其中 N、K、Ca 的利用率都较低，可以适当
施肥提高其利用率。
4 讨论
4. 1 林分生物量
顶果木人工林各器官的生物量存在不同程度的
差异，各器官的生物量排列情况为:干 ＞枝 ＞根
(根兜+侧根) ＞皮＞叶，这与 30 年生马尾松［18］:
干＞枝＞根＞皮＞叶;32年生杉木［19］:干＞枝＞根＞叶
的结果一致。32 年生顶果木人工林生态系统生物
24 西 部 林 业 科 学 2015年
量为 808. 25 t /hm2，与其他珍贵树种 28 年生的红
椎［20］ (94. 797 t /hm2)、 33 年 生 的 格 氏 栲［21］
(421. 74 t /hm2)相比要高，说明 32 年生顶果木人
工林具有较高生物量积累，优势明显。
4. 2 营养元素含量
由于各器官生理和生物学特性的不同，营养元
素在不同器官的含量明显不同，营养元素含量排列
顺序为以 Ca含量最高，N 和 K 次之，Mg、P 含量
均较低，表现为 Ca ＞N ＞K ＞P ＞Mg，这与佟志龙
等［22］研究结果一致。32 年生顶果木林在同一器官
中，营养元素的含量不同:N、K 在叶中占有重要
的比例，Ca 在皮中含量远大于其他元素，主要原
因是各器官生理和生物学特性不同，这与 28 年生
红椎林［23］、30年生云南松［22］研究结果一致。
4. 3 营养元素积累量分配
本研究中 32 年生顶果木林的营养元素积累总
量为 10 000. 23 kg /hm2，远高于其他珍贵树种 28
年生红椎［23］2 767. 28kg /hm2、30 年生福建柏［24］
617. 96 kg /hm2、31 年生杉木［25］2 005. 25 kg /hm2、
46年生灰木莲［26］1 948. 78 kg /hm2，主要原因为 32
年生顶果木林生物量和营养元素含量较高。各组分
按营养元素积累量大小排序为干材＞枝＞皮＞根＞叶。
从乔木层不同营养元素积累量看，以 Ca 的积累量
最多，为 3 313. 52 kg /hm2，其他营养元素积累量
排序为 K＞N＞P＞Mg。
4. 4 营养元素利用效率
本研究中 32年生顶果木人工林每积累 1 t干物
质需 N、P、K、Ca 和 Mg 5 种营养元素 12. 52 kg，
32年生顶果木林的利用效率不如其他珍贵树种 29
年生杉木［27］ (8. 018)、28 年生红椎［23］ (12. 3) ，
仅大于 13年生西南桦［23］ (13. 33) ，表明顶果木林
有较低的营养元素利用效率。就 32 年生顶果木林
对各营养元素的利用效率看，以 Mg、P 最高，其
次为 N、K，Ca 最低，这也与杉木［27］、秃杉［28］和
马尾松－火力楠混交林［29］的研究结果基本一致。
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