全 文 ：Vol. 33 No. 5
May 2013
第 33卷 第 5期
2013年 5月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
收稿日期：2012-12-10
基金项目：国家林业公益性行业科技专项（201104009）；湖南省教育厅项目（湘财教学 [2010]70号）；长沙市科技局创新平台项
目（K1003009-61）
作者简介：罗赵慧（1988-），男，安徽芜湖人，硕士研究生，主要从事森林生态学研究工作
通讯作者：田大伦（1939-），女，湖南长沙人，教授，博士生导师，主要从事生态学教学研究工作
湘潭锰矿废弃地栾树人工林微量元素含量
及分布特征
罗赵慧 1，2，田大伦 1，2，3，田红灯 1，2，徐露燕 1，2
（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.南方林业生态应用技术国家工程实验室，湖南 长沙 410004；
3.国家野外科学观测研究站，湖南 会同 418307）
摘 要：采用野外采样和室内分析相结合的方法，研究了湘潭锰矿废弃地 5年生栾树人工林各组分微量元素含量、
积累与空间分布特征。结果表明：土壤中微量元素含量顺序为 Fe＞Mn＞ Zn＞ Cu，除 Fe的含量随深度增加
而递增外，其它元素的含量随深度增加而变化规律性不明显；草本层和死地被物层微量元素含量顺序均为Mn
＞ Fe＞ Zn＞ Cu；栾树各组分微量元素含量顺序为树叶＞树枝＞细根＞树皮＞粗根＞根头＞大根＞树干，地上
部分与地下部分微量元素含量排序均表现为Mn＞ Fe＞ Zn＞ Cu ,且地上部分总含量要远高于地下部分；栾树
人工林微量元素总积累量为165 837.14 kg/hm2，空间分布表现为土壤层＞乔木层＞草本层＞死地被物层＞灌木层；
乔木层和林下植被层微量元素积累量排序为Mn＞ Fe＞ Zn＞ Cu，死地被物层和土壤层微量元素积累量排序为
Fe＞Mn＞ Zn＞ Cu；栾树对不同微量元素的生物吸收系数存在明显差异，其中对Mn和 Fe元素的生物吸收系
数最高，分别为 0.08和 0.05，Zn和 Cu的分别为 0.01和 0.001，这表明栾树对Mn和 Fe这 2种元素具有较高的
富集能力。
关键词：锰矿废弃地；栾树人工林；微量元素含量；分配特征；湖南湘潭
中图分类号：S718.45 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2013)05-0085-06
Microelements concentration and distribution of Koelreuter paniculata
plantations in slag wasteland of Xiangtan Manganese Mine
LUO Zhao-hui1,2, TIAN Da-lun1,2, TIAN Hong-deng1,2, XU Lu-yan1,2
(1.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2.National Engineering Laboratory for
Applied Technology of Forestry and Ecology in South China, Changsha 410004, Hunan, China)
Abstract: By means of fi eld investigation and sampling, the microelements (Fe, Mn, Cu and Zn) concentrations and distribution of
different components of Koelreuteria were studied in Koelreuter paniculata plantations in the slag wasteland of Xiangtan Manganese
Mine. The results indicate that (1) the microelement concentrations in the soil ordered from high to low as follows: Fe ＞ Mn ＞ Cu
＞ Zn, of them the concentrations of Fe, Mn, Cu increased with the soil depth, but that of Zn showed a reveres variation; (2) in herb and
litter layer, the order was:Mn＞ Fe＞ Zn＞ Cu, the concentration of Cu was lower than that in the soil layer, while other’s microelement
concentrations were higher than that in the soil layer; (3) the order of microelement concentrations in different components of Koelreuteria
was: root＞ trunk＞ bark＞ branch＞ leaf, the biomass was mainly concentrated in theaboveground part (27.79 t•hm-2), the aboveground
biomass was 77.82% of the total biomass and in addition，the organs’ biomass and nutrient contents did not have a linear relationship. (4)
biological absorption coeffi cients of Koelreuteria to microelements varied obviously，of them, the absorption coeffi cients of Zn and Mn
(1.57 and 0.57) were higher than two other elements (0.16 and 0.03). The results show that Koelreuteria has higher enrichment capacity
to Zn and Mn.
Key words: wasteland of manganese mine; Koelreuteria paniculata plantations; microelements content; distribution characteristic;
Xiangtan of Hunan
DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2013.05.026
罗赵慧，等：湘潭锰矿废弃地栾树人工林微量元素含量及分布特征86 第 5期
矿区废弃地是指在采矿过程中所破坏的未经
一定处理而无法使用的土地 [1]。据统计，我国目
前矿山达到 23万多个，且每年以 4.67万 hm2的速
度增长。矿区废弃地造成大量土地资源浪费的同
时，也对周围生态环境及人类健康产生了严重影
响，如土壤质量下降、生物多样性丧失、水土流
失严重、土壤重金属污染严重等。而重金属毒害
是矿区普遍存在且最为严重的问题之一 [2-3]，但某
些特殊的金属型植物由于自然选择的作用，往往
能在重金属污染严重的土壤中良好生长 [4]。因此，
这些植物在重金属污染土地的植被重建和植物修
复中起到决定性的作用 [5-6]。
许多研究表明，微量元素可与生物体相互作
用，通过结构和调节机制而产生营养性、毒性和
刺激性，从而对有机体的生长发育、繁殖和农林
(畜）产品的数量和质量产生很大的影响 [7]。微量
元素在植物体内含量低，以及测定方法的限制，
在森林生态系统养分循环的研究中大都偏向于大
量元素的循环，而在土壤环境受重金属毒害地区，
微量元素在森林生态系统中的积累与分布，在国
内外报道中仍很少。为此，本文中通过定位观测
的数据，以湘潭锰矿 4年生栾树人工林生态系统
及土壤中的微量元素的含量与分布进行研究和探
讨，以揭示栾树人工林生态系统中微量元素的含
量与分布特征，为进一步了解矿区植被生长发育
规律和养分分布状况提供基础数据，从而为该矿
区生态环境恢复提供科学依据。
1 研究地概况
湘潭锰矿矿渣废弃地矿区位于湖南省湘潭市
北部约 14 km处，年均气温 17.4℃；年均降水量
1 431.4 mm。区域内由矿石废弃物、矿渣和选矿
后的尾矿泥、煤气灰、城市生活生产垃圾等形成
的一种特殊的退化生态系统，主要是草本植物种
类，如艾蒿 Lavandulaefolia DC、灯心草 Juncus
effusus、 五 节 芒 Miscanthus fl oridulus、 一 年 蓬
Erigeron annuns等。2008年在矿区的矿渣废弃地
采用 2年生栾树 Koelreuteria paniclata(苗高 1.3 m，
地径 1.5 cm)实生苗，挖穴 (0.5 m×0.5 m×0.5 m），
客土 1.0 kg，苗木根系蘸黄土浆造林，株行距为
1.0 m×1.3 m。目前植物生长状况良好，栾树能适
应矿区废弃地的土壤条件。2011年 10月在造林地
测定林木胸径和树高，并计算林分的平均胸径、
平均树高、林分生物量和林分生产力 (见表 1）。
表 1 样地林分特征
Table 1 Characteristics of investigated stands
林龄 /a 林分密度 /(株·hm-2) 平均胸径 /cm 平均树高 /m
林分生物量 /(t·hm-2)
林分生产力 /(t·hm-2a-1)
干 皮 叶 枝 根 合计
5 2 566 6.12 5.81 14.14 2.95 3.03 6.06 7.93 34.12 6.22
2 研究方法
2.1 植物和土壤样品的采集及样品分析方法
在 2011年 10月，在湘潭锰矿植被恢复地 4
年生栾树人工林中，根据样地每木调查的结果，
按林木生长级Ⅰ级木、Ⅱ级木、Ⅲ级木、Ⅳ级木、
Ⅴ级木和平均木各选 1株，共选 6株标准木伐倒，
按树干、树皮、树枝、树叶和树根 [树根分为细根
(d＜ 0.2 cm)、粗根 (0.2 cm＜ d＜ 0.5 cm)、大根
和根头 (d＞ 0.5 cm）]测定各组分鲜质量，同时分
别采集各组分的分析样品，每株标准木的每一组
分重复 3个样品，每一组分分析样品 18个。
林下植被主要有草本层和死地被物层，在样
地内设置 4个 1 m×1 m小样方，对小样方草本植
物按同种植物进行分别采样，死地被物层按未分
解、半分解和已分解进行采样。样地内随机设置
4个土壤采样点，每个采样点均按 0～ 15 、15～
30、30～ 45 cm分层采集分析样品 (约 1 kg）。
植物各组分分析样品带回实验室后在 80℃恒
温下烘干，粉碎过 100目筛，装入样品袋备用。
土壤样品带回实验室后自然风干，按各测定指标
的测试方法进行处理，装入样品袋备用。对样品
逐一测定，同一分析样品取算术平均值作为最终
分析结果。
植物、土壤样品中 Fe、Mn、Cu、Zn元素含
量用 AA-7000型原子吸收光谱仪测定。
2.2 数据处理
养分积累量 (kg/hm2）为生物量与养分含量的
乘积，数据全部采用 Excel2003进行处理。
3 结果与分析
3.1 土壤微量元素的含量
通过表 2可以看出，在栾树人工林中，各微
87第 33卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
量元素含量的顺序为 Fe＞Mn＞ Zn＞ Cu。元素
含量差异显著，Fe的含量要比 Cu和 Zn高出两个
数量级以上，Mn比 Cu高出一个数量级以上。在
土壤垂直分布中，Fe含量随深度增加而递增，说
明 Fe易被淋溶而向下迁移，其它元素的含量随深
度的增加未表现出一致的规律性。从变异系数来看，
变化幅度的大小顺序为 Cu＞Mn＞ Zn＞ Fe，说
明 Fe元素的含量在不同的深度变化幅度最小。
表 2 土壤不同深度微量元素的含量†
Table 2 The microelement concentration in different soil
depth
土壤深度
/cm
微量元素的含量 /(mg·kg-1)
Fe Mn Cu Zn
0～ 15 28 735.15(28.87) 1 539.23(34.67) 48.87(5.35) 221.89(4.70)
15～ 30 28 759.93(35.08) 1 396.50(18.90) 64.39(1.40) 221.00(4.28)
30～ 45 28 769.00(42.60) 1 420.41(22.60) 56.30(6.08) 224.71(4.26)
平均值 28 754.89(19.27) 1 420.41(22.60) 56.52(3.13) 222.53(2.36)
变异系数 0.002 0.05 0.2 0.04
† 括号内数据为标准误。
3.2 林下植被及死地被物层微量元素的含量
经过对草本层和死地被物层各种微量元素的
测定，结果（见表 3）表明：草本层和死地被物层
微量元素的含量高低顺序均为Mn＞ Fe＞ Zn＞
Cu；Mn元素含量要高于其它元素，最主要的原因
是该废弃地土壤中Mn元素含量较高。草本层中各
元素变化幅度为 Cu＞ Fe＞ Zn＞Mn，死地被物
层中变化幅度为 Fe＞ Zn＞Mn＞ Cu，且草本层
中各元素的变化幅度都要比死地被物层中要大。值
得注意的是，Cu的变化幅度排序由草本层的第一
位降至死地被物层的最后一位，说明植物种类不同，
其 Cu含量差异性较大；而在分解阶段，由于 Cu的
活性低，所以各分解阶段含量没有显著差异，变化
的幅度也小。在死地被物层中，Zn的变化幅度要
高于 Cu，主要是由于 Zn的活性要高于 Cu。
表 3 林下草本层微量元素的含量†
Table 3 Microelement concentration of major herbs and
litter in understory
层次 植物种类
微量元素的含量 /(mg·kg-1）
Fe Mn Cu Zn
草本
层
狗牙根 208.33(0.67) 393.15(6.24) 2.26(0.04) 51.07(0.30)
猪秧秧 218.51(3.16) 242.19(1.18) 2.40(0.03) 50.59(0.05)
窃衣 241.43(—) 239.54(—) 5.35(—) 94.35(—)
牛膝 336.16(—)- 336.77(—) 5.32(—) 95.43(—)
耳草 340.30(20.99) 378.67(1.85) 7.49(0.12) 112.01(0.46)
繁蒌 342.52(37.58) 284.87(3.43) 7.84(0.11) 98.34(7.03)
平均值 281.21(22.15) 312.53(25.14) 4.16(0.17) 76.67(4.39)
变异系数 0.37 0.17 0.43 0.32
死地
被物
层
未分解 217.50(1.81) 536.77(0.46) 2.32(0.03) 71.43(0.57)
半分解 238.98(1.63) 538.65(0.35) 2.37(0.04) 72.31(2.47)
已分解 277.59(3.91) 516.64(19.39) 2.41(0.03) 73.17(1.56)
平均值 244.69(8.89) 530.68(6.62) 2.36(0.02) 72.30(1.15)
变异系数 0.11 0.04 0.03 0.05
† 括号内数据为标准误。
3.3 栾树各组分微量元素的含量
3.3.1 地上部分微量元素的含量
表 4给出了地上部分微量元素的含量。从表 4
可以看出，地上部分各组分微量元素含量分别为：
树叶最多，树干最低，各组分微量元素总量排序
为树叶＞树枝＞树皮＞树干。从各元素总量来看，
含量最高的是Mn，占地上部分总含量的 58.98%；
最低是 Cu，仅占地上部分总含量的 1.04%。各元
素含量排序为：Mn＞ Fe＞ Zn＞ Cu。
表 4 地上部分微量元素的含量†
Table 4 Microelement concentration of aboveground part
分析组分
微量元素的含量 /(mg·kg-1）
Fe Mn Cu Zn 合计
树干 73.54(3.66) 89.67(3.04) 11.02(3.23) 65.95(10.24) 240.18(6.18)
树枝 253.87(11.69) 325.75(90.18) 6.63(0.25) 57.73(10.36) 643.98(120.41)
树叶 228.36(18.32) 545.20(16.97) 2.92(0.59) 73.68(7.10) 850.16(32.43)
树皮 115.90(8.15) 351.82(83.37) 2.48(0.0.58) 20.82(10.29) 491.01(29.92)
合计 671.67(100.04) 1 312.44(127.48) 23.05(0.50) 218.18(13.23) 2 225.34(288.14)
† 括号内数据为标准误。
3.3.2 地下部分微量元素的含量
植物主要通过根系从土壤中吸收养分。因此，
根系吸收养分的能力大小及养分元素的含量对植
物的生长发育起着至关重要的作用。表 5给出了
栾树根部的微量元素含量，可以看出：地下部分
各组分养分含量中，细根含量根高，粗根其次，
罗赵慧，等：湘潭锰矿废弃地栾树人工林微量元素含量及分布特征88 第 5期
大根含量最低。细根为植物从土壤中吸取养分最
主要的组分，所以其养分含量较粗根高，占地下
组分养分总量的 40.50%。粗根与大根微量元素含
量相近。各组分微量元素总量排序为：细根＞粗
根＞根头＞大根。从各元素总量来看，含量最高
的是Mn，占地下部分总含量的 49.25%；最低的
是 Cu，仅占地下部分总含量的 0.98%。各微量元
素总量排序为：Mn＞ Fe＞ Zn＞ Cu。
表 5 地下部分微量元素的含量†
Table 5 Microelement concentration of underground part
分析
组分
微量元素的含量 /(mg·kg-1）
Fe Mn Cu Zn 合计
根头 96.09(6.77） 95.89(1.84） 3.20(0.88） 53.38(8.55） 248.56(7.16)
大根 99.97(4.60） 112.66(2.75） 3.49(1.05） 25.01(9.98） 241.13(9.57)
粗根 209.69(3.21） 195.28(20.12）3.84(1.06） 21.42(9.43） 430.23(20.44)
细根 229.98(21.21）357.71(84.26）4.60(1.61） 33.74(15.53） 626.03(62.20)
总计 636.73(45.59) 761.54(46.86) 15.13(0.30) 133.55(2.29) 1 545.85(97.66)
† 括号内数据为标准误。
3.4 微量元素分布特征
在森林生态系统中，元素的积累和分布是一
个十分复杂的生理生态过程，它与生物量的增加和
生物量中各组分元素含量紧密相关，总的积累量
是林木与环境相互作用的结果 [8]。各元素在栾树人
工林生态系统中各部分的积累量和分布如表 6所
示。由表 6可以看出，栾树人工林微量元素总积累
量为 165 836.83 kg/hm2，其中乔木层养分积累量为
13.75 kg/hm2，乔木中各组分微量元素总积累量排
序为枝＞干＞叶＞根＞皮。各组分对 Fe的积累量
排序为枝＞干＞根＞皮＞叶，对Mn的积累量排序
为枝＞叶＞干＞皮＞根，对 Cu的积累量排序为干
＞枝＞根＞叶＞皮，对 Zn的积累量排序为干＞根
＞枝＞叶＞皮。林下植被层中草本层养分积累量为
10.86 kg/hm2，占林下植被层的 86.53%，且草本层
的养分积累量要大于灌木层。在死地被物层中，养
分总积累量为 7.10 kg/hm2，各阶段养分积累量排序
为已分解＞未分解＞半分解。林下植被层和死地被
物层总积累量为 19.65 kg/hm2，占整个生态系统的
0.01%，比例虽小，但仍是重要的养分库。土壤层
微量元素积累量最大，为 165 804.05 kg/hm2，占栾
树人工林生态系统总积累量的 99.98%，且养分积
累量随深度增加呈逐渐减小的趋势。从整个生态系
统来看，4种微量元素的积累量在空间分布上表现
为：土壤层＞乔木层＞草本层＞死地被物层＞灌木
层。其中，乔木层和林下植被层微量元素积累量排
序为Mn＞ Fe＞ Zn＞ Cu，死地被物层和土壤层
微量元素积累量排序为 Fe＞Mn＞ Zn＞ Cu。
表 6 栾树林微量元素积累量和空间分布†
Table 6 Accumulation of microelements in Koelreuter paniculata plantations (kg/hm2)
层次 组分 Fe Mn Cu Zn 总计
乔木层
干 1.04(0.03) 1.27(0.12) 0.16(0.005) 0.93(0.05) 3.40(0.12)
枝 1.54(0.22) 1.97(0.75) 0.04(0.02) 0.35(0.12) 3.90(1.23)
叶 0.69(0.25) 1.65(0.31) 0.01(0.003) 0.22(0.12) 2.57(1.22)
皮 0.70(0.02) 1.04(0.01) 0.01(0.007) 0.06(0.002) 1.81(0.06)
根 0.82(0.24) 0.86(0.31) 0.03(0.11) 0.36(0.17) 2.07(1.24)
小计 4.78(1.34) 6.78(1.17) 0.25(0.17) 1.92(0.28) 13.75(1.76)
林下植被层
灌木层 0.26(0.70) 1.05(0.51) 0.01(0.006) 0.13(0.09) 1.69(1.03)
草本层 4.45(3.53) 5.00(1.62) 0.08(0.04) 1.34(0.57) 10.86(3.54)
小计 4.71(3.63) 6.05(3.12) 0.09(0.03) 1.47(1.39) 12.55(3.79)
死地被物层
未分解 0.53(0.11) 1.32(0.46) 0.06(0.03) 1.75(0.57) 2.03(1.72)
半分解 5.22(1.63) 1.18(0.35) 0.05(0.04) 1.58(0.47) 1.86(0.33)
已分解 1.02(0.91) 1.91(1.39) 0.09(0.03) 2.70(1.56) 3.21(1.54)
小计 6.77(2.13) 4.41(0.26) 0.20(0.02) 6.03(1.91) 7.10(1.68)
土壤层
0~15 cm 52 751.76(53.00） 2 495.26(63.64） 89.71(9.81） 407.33(8.62） 55 744.07(12 949.58)
15~30 cm 52 137.29(63.59） 2 531.63(34.25） 116.72(2.52） 400.64(7.76） 55 186.28(12 791.59)
30~45 cm 51 665.34(76.51） 2 703.71(25.94） 101.10(10.92） 403.56(7.65） 54 873.71(12 662.31)
小计 156 554.39(314.52） 7 730.60(64.29） 307.53(7.83） 1 220.99(1.94） 165 804.05(254.55）
总计 156 570.66(1 380.67) 7 767.37(6 242.24) 308.07(101.77) 1 220.26(121.80) 165 836.83(5 907.06)
† 括号内数据为标准误。
89第 33卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
3.5 栾树不同组分对微量元素的生物吸收系数
植物在生长过程中，根系从土壤中吸收养分，
并输送到其他组分，因此，土壤中的养分含量与
植物体内的养分含量存在一定的相关性，这种相
关性可用生物吸收系数来表示。生物吸收系数是
植物中某元素含量与土壤中该元素含量的比值，
它反映了植物对化学元素的吸收和积累能力 [8]。
表 7为各组分对这 4种微量元素的吸收系数。
由表 7可以看出，栾树各组分对这 4种微量元素
的吸收系数有明显差异，对有的元素累积能力较
强，对有的元素累积能力较弱，栾树林木对各元
素的吸收系数排序为：Zn＞Mn＞ Cu＞ Fe。对
Fe的吸收系数最小，仅为 0.05，但并不能由此说
明栾树对 Fe的富集能力弱，这可能与土壤中的含
量高有关。
从各组分来看，树叶的富集能力最强，生
物吸收系数达到 0.77；大根的富集能力最弱，为
0.26。各组分的生物吸收系数排序为：树叶＞树枝
＞树干＞细根＞树皮＞根头＞粗根＞大根。
表 7 各组分的生物吸收系数
Table 7 The absorption coefficients of plants to microelement
组分 Fe/(×10-2) Mn Cu Zn 合计
树干 0.26 0.06 0.19 0.30 0.56
树枝 0.88 0.23 0.12 0.26 0.61
树叶 0.79 0.38 0.05 0.33 0.77
树皮 0.40 0.25 0.04 0.09 0.39
根头 0.33 0.07 0.06 0.24 0.37
大根 0.35 0.07 0.06 0.11 0.26
粗根 0.73 0.14 0.07 0.10 0.31
细根 0.80 0.25 0.08 0.15 0.49
合计 0.05 1.46 0.68 1.58 3.76
4 结论与讨论
(1)土壤中微量元素的含量依次为：Fe＞Mn
＞ Zn＞ Cu，与洞庭湖西岸 4种防护林土壤微量
元素含量一致 [9]。在土壤垂直分布中，Fe含量随
深度增加而递增，其它元素的含量随深度的增加
未表现出一致的规律性。土壤中 Fe含量高，主要
是因为土壤类型以红壤或砖红壤为主，在长期高
温高湿的作用下发生强度富铝化作用和生物富集
作用。Mn含量高于 Zn和 Cu，主要是因为研究地
为锰矿废弃地。
(2)草本层和死地被物层微量元素的含量高低
顺序均为：Mn＞ Fe＞ Zn＞ Cu，与杨丽丽等 [10]
的研究结果一致。草本层中Mn的变异系数最小，
一方面由于该地为锰矿废弃地，土壤中Mn元素含
量高，另一方面也说明了这几种草本植物对Mn的
利用上更趋向于一致。
(3)栾树中各微量元素的含量顺序为：Mn＞
Fe＞ Zn＞ Cu，各组分养分含量以树叶最高，树
枝其次，树干最低。各组分微量元素含量顺序为：
树叶＞树枝＞细根＞树皮＞粗根＞根头＞大根＞
树干。树叶为主要的光合作用器官，所以其养分
含量最高，树皮韧皮部中的筛管结构是植物体内
光合产物和多种有机物运输的主要结构，即各种
营养元素运输的主要途径，所以其中的营养元素
含量明显高于其它组分。田大伦等 [11]对不同林龄
马尾松人工林微量元素循环的研究表明，林木各
组分微量元素含量规律为 Fe＞Mn＞ Zn＞ Cu，
Fe、Mn、Zn、Cu的含量均以根＞叶＞枝＞皮＞
干为序。蔡宝玉等 [12]的研究表明第 2代杉木林速
生阶段各组分微量元素含量顺序为：叶＞枝＞皮
＞根＞干 ,说明林木各器官微量元素含量是随器官
功能和结构而变化的。
(4)栾树人工林微量元素总积累量为 165 836.83
kg/hm2，由于乔木是森林生态系统中最活跃、最
重要的亚系统，4种微量元素总积累量为 13.75
kg/hm2。但由于各组分生物量占总量的比例不同，
不同组分对同一种元素含量的差异造成各组分对
同种元素积累量也不同。对 Fe的积累量排序为枝
＞干＞根＞皮＞叶，对Mn的积累量排序为枝＞
叶＞干＞皮＞根，对 Cu的积累量排序为干＞枝＞
根＞叶＞皮，对 Zn的积累量排序为干＞根＞枝＞
叶＞皮。林下植被层总积累量为 12.55 kg/hm2，其
中灌木层积累量为 1.69 kg/hm2，草本层积累量为
10.86 kg/hm2，占林下植被层总积累量的 86.53%，
由此可以看出，在林下植被层中，4种微量元素主
要集中在草本层中。死地被物层总积累量为 7.10
kg/hm2，且不同的分解阶段其积累量也存在差异。
土壤是森林生态系统中比较稳定的组成要素，其
微量元素含量受成土母质和局部地形及生物地球
化学循环的共同影响，是微量元素主要的存储库。
在栾树人工林中，土壤层 4种微量元素的积累量
为 165 804.05 kg/hm2，占整个生态系统总积累量的
99.98%，微量元素积累量排序为：Fe＞Mn＞ Zn
＞ Cu。土壤层微量元素积累量最大，主要是因为
土壤层是生态系统微量元素最主要的存储库，在森
林生态系统物质循环中起着十分重要的作用，加上
乔木以枯枝落叶的形式进行养分归还，所以从系统
罗赵慧，等：湘潭锰矿废弃地栾树人工林微量元素含量及分布特征90 第 5期
保持和平衡的角度来看，尽管乔木层积累量较林下
植被层高，但在整个生物循环过程中，能直接补给
土壤相当多的有效养分，供林木重新吸收利用，有
助于维持整个系统的养分平衡。方晰等 [13]对 10年
生杉木林微量元素积累量的研究表明杉木对 Fe、
Mn、Cu、Zn的积累量为 35.971 kg/hm2，占整个生
态系统的 0.013 4%，而本文中栾树仅为 5年生，
对 4种微量元素积累量已达到 13.75 kg/hm2，占整
个生态系统的 0.008 3%。由此说明栾树对这 4种
微量元素的积累能力更强，适宜作为 Fe、Mn矿区
植被修复的树种。
(5)栾树对各元素的吸收和累积能力存在差异
性，对 Zn的吸收能力最强，其次为Mn，对 Fe的
吸收能力最弱。同时，不同组分对微量元素的吸
收能力也有明显差异，树叶的积累能力最强，生
物吸收系数达到 0.61，这主要是因为树叶为光合
作用的主要器官，对元素的需求和利用要高于其
它器官。大根的生物吸收系数最小，为 0.26，各
组分的生物吸收系数排序为：树叶＞树枝＞树干
＞细根＞树皮＞根头＞粗根＞大根，树干与细根
生理学功能不同，细根是树木从土壤中吸收养分
的主要组分，故细根生物吸收系数与积累能力要
高于树干。栾树对Mn和 Zn具有较强的富集和累
积能力，可以作为锰矿废弃地生态恢复过程中的
先锋树种，促进生态系统演替过程，改善林分质量，
提高植被覆盖率，可进一步扩大恢复规模。
(6)虽然湘潭矿区属亚热带季风气候，有利于
植物生长，但在废弃的尾矿地和矿渣地这种特殊
的立地条件上，土壤条件是植被恢复工程最主要
的限制因子之一，因此必须采取相关措施改善土
壤条件，如加强人工管理措施，实行植被恢复，
以达到改良土壤基质、提高土壤养分含量的作用。
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[本文编校：谢荣秀 ]