全 文 ：辽东山区落叶松人工林地上生物量和
养分元素分配格局*
闫摇 涛1,2,3 摇 朱教君1,2**摇 杨摇 凯1,2 摇 于立忠1,2
( 1中国科学院沈阳应用生态研究所森林与土壤生态国家重点实验室, 沈阳 110164; 2中国科学院清原森林生态实验站, 沈阳
110016; 3中国科学院大学, 北京 100049)
摘摇 要摇 落叶松是我国北方最主要的人工用材林树种,由于人工林树种单一、结构简单等原
因,导致土壤养分循环出现失衡.研究落叶松生物量和养分元素分配规律,可以为落叶松人工
林的合理经营和养分循环研究提供科学参考.本文以辽东山区 19 年生二代落叶松人工林(胸
径 12. 8 cm,树高 15. 3 m,密度 2308 株·hm-2)为对象,研究其地上各器官(干、枝、皮、叶)生
物量、碳和养分元素含量(N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn)的积累规律和分配格局.结果表明:
单株落叶松生物量为 70. 26 kg,林分水平落叶松生物量为 162. 16 t·hm-2,各器官生物量差异
显著,排序为:树干>树枝>树皮>树叶;单株落叶松养分积累量为 749. 94 g,林分水平落叶松养
分积累量为 1730. 86 kg·hm-2,其中,大量元素和微量元素的养分积累量均为树干显著高于
树枝、树皮和树叶.全叶期每砍伐一棵落叶松(19 年生),平均从系统中带出 749. 94 g 养分元
素;如果将树皮、树枝、树叶留在林地仅仅带走树干,带出的养分元素可减少 40. 7% .
关键词摇 落叶松摇 生物量摇 养分分配摇 器官
文章编号摇 1001-9332(2014)10-2772-07摇 中图分类号摇 S758摇 文献标识码摇 A
Aboveground biomass and nutrient distribution patterns of larch plantation in a montane re鄄
gion of eastern Liaoning Province, China. YAN Tao1,2,3, ZHU Jiao鄄jun1,2, YANG Kai1,2, YU
Li鄄zhong1,2 ( 1State Key Laboratory of Forest and Soil Ecology, Institute of Applied Ecology, Chinese
Academy of Sciences, Shenyang 110164, China; 2Qingyuan Experimental Station of Forest Ecology,
Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China; 3University of Chinese Academy of Sciences,
Beijing 100049, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(10): 2772-2778.
Abstract: Larch is the main timber species of forest plantations in North China. Imbalance in nutri鄄
ent cycling in soil emerged due to single species composition and mono system structure of planta鄄
tion. Thus it is necessary to grasp its biomass and nutrients allocation for scientific management and
nutrient cycling studies of larch plantation. We measured aboveground biomass ( stem, branch,
bark and leaf) and nutrient concentrations (C, N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu and Zn), and
analyzed the patterns of accumulation and distribution of 19鄄year鄄old larch plantation with diameter
at breast height of 12. 8 cm, tree height of 15. 3 m, and density of 2308 trees·hm-2, in a montane
region of eastern Liaoning Province, China. The results showed that aboveground biomass values
were 70. 26 kg and 162. 16 t·hm-2 for the individual tree of larch and the stand, respectively.
There was a significant difference between biomass of the organs, and decreased in the order of stem
> branch > bark > leaf. Nutrient accumulation was 749. 94 g and 1730. 86 kg·hm-2 for the indi鄄
vidual tree of larch and the stand, respectively. Nutrient accumulation of stem was significantly
higher than that of branch, bark and leaf, whether it was macro鄄nutrient or micro鄄nutrient. Aver鄄
agely, 749. 94 g nutrient elements would be removed from the system when a 19鄄year鄄old larch tree
was harvested. If only the stem part was removed from the system, the removal of nutrient elements
could be reduced by 40. 7% .
Key words: Larix spp. ; biomass; nutrient distribution; organ.
*国家重点基础研究发展计划项目(2012CB416906)资助.
**通讯作者. E鄄mail: jiaojunzhu@ iae. ac. cn
2014鄄02鄄26 收稿,2014鄄07鄄09 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 10 月摇 第 25 卷摇 第 10 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Oct. 2014, 25(10): 2772-2778
摇 摇 林木生物量是衡量林地生产力和经营效果的重
要指标,也是研究森林生态系统结构和功能的基础,
对揭示生态系统物质和能量的固定、消耗、分配、积
累和转化及评价生态系统的生产力有重要意
义[1-2] .近年来,随着人工林集约经营的发展,为了
更好地经营和管理人工林,需要把握林木生物量的
变化规律来估算人工林生态系统碳储量和养分
库[3-5] .养分元素作为森林生态系统基本功能过程
中不可缺少的要素,决定着系统生产力及持久
性[6] .林木养分的积累与分配是养分元素生物循环
的重要环节,是探索森林生态系统物质循环和能量
流动的基础.
东北林区是我国重要的木材生产基地,占全国
森林面积的 31. 4% ,由于长期追求木材生产,该区
天然林面积逐渐减少,人工林面积不断增加.落叶松
(Larix spp. )作为东北林区主要用材树种之一,自
20 世纪 50 年代开始营造了大面积纯林.目前,落叶
松人工林已发展到 2. 0 伊 106 hm2,约占人工林的
55% [7] .然而,由于造林树种单一、林分结构简单等
原因,落叶松人工林的地力衰退趋势日益明显[8-11] .
人工林经营是以收获木材为主的产业,短伐期、小径
材生产是目前我国日本落叶松林经营的主要方式之
一[12],这种经营措施会造成大量养分流失,使得原
本就地力衰退的落叶松纯林流失更多的养分,影响
生态系统的养分循环,造成了落叶松人工林生态系
统养分收支不平衡,进而降低了人工林的生产力,影
响长期生产力的维持.目前,国外针对采伐利用模式
(主要包括全树利用与仅收获树干)对森林生物量
和养分输出影响的研究较多[13-15],而国内相关研究
较少,例如,Ma 等[16]对杉木(Cunninghamia lanceo鄄
lata)人工林进行了研究,关于落叶松人工林的研究
主要是通过生物量来计算碳储量[17-18],很少涉及因
林木采伐而造成的养分输出.
为此,本研究测定 19 年生二代落叶松生物量,
并建立了相应的生物量估算模型,对地上部分各器
官生物量、碳和养分元素(包括大量元素 N、P、K、
Ca、Mg和微量元素 Fe、Mn、Cu、Zn)积累与分配规律
进行分析,旨在为深入研究落叶松人工林养分循环
特征,促进落叶松人工林的高效、可持续经营提供科
学参考.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究区位于中国科学院清原森林生态实验站落
叶松人工林结构与调控试验地———辽宁省抚顺市清
原满族自治县东南部的大边沟林场 ( 41毅 59忆—
42毅42忆 N, 124毅59忆—125毅10忆 E).林场境内的山脉属
长白山系龙岗支脉延伸部分的中低山地,海拔
500 ~ 600 m.属于大陆性季风气候,冬季寒冷干燥,
夏季炎热多雨.年均温 3. 9 ~ 5. 4 益,最高气温 36. 5
益,最低气温-37. 7 益,年无霜期 120 ~ 125 d,年降
水量 700 ~ 850 mm.土壤为棕色森林土,pH值 5郾 5 ~
6郾 5.植被属于长白植物区系,地带性植被群落为红
松(Pinus koraiensis)阔叶混交林.现有森林主要是天
然次生林,日本落叶松有 60 多年的引种历史. 人工
林以日本落叶松(Larix kaempferi)、长白落叶松(L.
olgensis)、红松(P. koraiensis)和油松(P. tabulifor鄄
mis)等针叶林为主.林下灌木主要有毛榛子(Corylus
mandshurica)、忍冬 ( Lonicera altamanni)、胡枝子
(Lespedeza bicolor)、珍珠梅( Sorbaria sorbifolia)、刺
五加(Acanthopanax senticosus)、卫矛(Euonyrnus ala鄄
tus)和毛樱桃(Cerasus tomento)等;草本植物主要有
苔草 (Carex tristachya)、蕨 ( Pteridium spp. )、木贼
(Radix aucklandiae)、蚊子草(Filipendula palmata)、
黄花篙(Herba artemisiae)、莓叶委陵菜(Radix poten鄄
tillae)和紫花地丁(Viola philipica).
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 生物量测定摇 由于实践中的采伐工作大多是
在冬季进行,所以本研究于 2013 年 3 月在大边沟林
场选取林龄为 19 年的 3 块 20 m伊20 m标准地,在标
准地中进行每木检尺,测量树木的树高、胸径,计算
平均树高、胸径,并按林木的径级分布,每块样地选
取 5 株标准木,共计 15 株.
将选定的标准木从地径处伐倒后,从树干基部
到梢头按 1 m分段,分别测得每一段带皮树干的鲜
质量,每段的末端取 5 cm厚的圆盘作为树干生物量
样品[19] .将每段的所有树枝全部称鲜质量后,按树
枝基径和长度选取 3 ~ 5 个标准枝称鲜质量[18],作
为树枝生物量样品.
在每段的中部剥下 10 cm 长的整个圆环状树
皮,作为树皮样品,称其鲜质量,再乘以 10 作为全段
树皮的鲜质量[20] . 由于落叶松在采伐时已经落叶,
因此,于 8 月,在 3 块 20 m伊20 m标准地内按“Z冶形
布置 5 个 1 m伊1 m 凋落物收集器,收集凋落的树
叶,直至树叶落光为止.烘干,称质量.按凋落物收集
器的面积和标准地面积计算每块标准地总树叶生物
量,除以标准地的树木密度,得每棵落叶松树叶生
物量.
377210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 闫摇 涛等: 辽东山区落叶松人工林地上生物量和养分元素分配格局摇 摇 摇 摇 摇 摇
将各器官生物量样品置于 65 益恒温箱中烘干
至恒量,称生物量,然后计算各样品的含水率,最后
根据各器官鲜质量及相应的含水率,计算得出各器
官的生物量.
各器官生物量分配率 =各器官平均单株生物
量 /平均单株总生物量
伊100%
1郾 2郾 2 养分元素测定摇 取适量树干(不含树皮)、树
枝、树皮、树叶,分别烘干,粉碎,过筛.采用浓H2SO4 鄄
H2O2消解后,元素分析仪测定(Elementary Vario EL
III, 德国)C、N浓度;P浓度的测定采用钼锑抗比色
法[21],消煮液同时用于原子吸收法(Aanlyst 800 型
原子吸收光谱仪, 美国 PE 公司)对 K、Ca、Mg 浓度
进行测定[22-24];另取一份试样,浓 HNO3 鄄HClO4消解
后,采用 ICP鄄Mass(NexION 300X, 美国 PE 公司)测
定 Fe、Mn、Cu、Zn浓度[25-26] .
1郾 3摇 数据处理
养分含量(即养分积累量)为:各器官养分浓度
与其生物量的乘积[27] .各器官养分积累量为不同高
度各段养分积累量之和.
林分水平的生物量、养分积累量和碳储量为标
准木相关数据与林分密度相乘所得.
采用 Excel 2003 和 SPSS 13. 0 进行数据统计分
析.通过平均精度(average accuracy, AA)对各器官
生物量优化模型进行预测效果检验,AA = 1-移( |实
际值-估计值 |∕实际值)∕ Nsample伊100% .其中,AA
值越接近 1,说明模型预测效果越好,一般 AA >
80% ,说明该模型比较符合实际[28-29] . 利用最小显
著差异法(LSD)进行差异显著性比较(琢=0. 05).图
表中数据为平均值依标准误.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 落叶松各器官生物量回归分析
利用 10 株标准木的胸径、树高和各器官生物量
的实测数据(表 1),根据生物量估算模型 W = aDb和
W=a(D2H) b,建立落叶松各器官的生物量(W,kg)
与胸径(D,cm)和树高(H,m)的回归方程(图 1,表
2).以决定系数(R2)和残差平方和(RSS)作为模型
拟合效果的评价指标.结果表明,8 个生物量模型的
R2在 0. 875 ~ 0. 977,RSS 在 0. 137 ~ 0. 468,F 检验
均达到显著水平(P<0. 001) (表 2),表明落叶松单
木各器官生物量主要受 D或 D2H的影响.利用 5 株
标准木实测数据和各器官优化模型对单木各器官生
物量进行预测,结果表明,只有树枝 W = a(D2H) b模
型预测的平均精度<80% ,而其他模型预测的平均
精度均>80% (表 2),表明除树枝 W = a(D2H) b模型
外,其他模型均可精确预测落叶松全株、树干、树枝
和树皮的生物量.
2郾 2摇 落叶松林分生物量与碳储量
从表 3 可以看出,19 年生落叶松人工林林分平
均生物量为 162. 16 t·hm-2,其中,树干、树枝、树皮
和树叶生物量之间差异显著(图 2). 各器官生物量
分配排序:树干>树枝>树皮>树叶;生物量分配率分
别为74郾 3% 、16郾 6% 、6郾 9% 、2郾 2% . 各器官的含碳
表 1摇 标准木概况
Table 1摇 Characteristics of standard trees
样地鄄树号
Plot鄄tree
number
林龄
Age
(a)
林分密度
Stand density
( trees·hm-2)
胸径
DBH
(cm)
树高
Tree height
(m)
树干
Stem
(kg)
树枝
Branch
(kg)
树皮
Bark
(kg)
树叶
Leaf
(kg)
总计
Total
(kg)
1鄄1 19 2175 12. 9 16. 7 46. 65 11. 09 4. 50 1. 60 63. 84
1鄄2 17. 2 15. 4 111. 24 22. 48 7. 80 1. 60 143. 12
1鄄3 14. 9 16. 0 78. 67 15. 02 6. 72 1. 60 102. 01
1鄄4 7. 9 11. 3 9. 68 3. 17 1. 72 1. 60 16. 17
1鄄5 10. 9 15. 0 23. 37 4. 66 2. 39 1. 60 32. 02
2鄄1 19 2650 14. 8 16. 5 65. 02 18. 12 4. 80 1. 31 89. 25
2鄄2 8. 6 14. 0 16. 15 5. 10 2. 49 1. 31 25. 05
2鄄3 17. 0 16. 8 104. 25 23. 81 6. 71 1. 31 136. 08
2鄄4 11. 1 16. 5 27. 15 6. 89 3. 73 1. 31 39. 08
2鄄5 12. 7 15. 5 34. 22 7. 55 5. 76 1. 31 48. 84
3鄄1 19 2100 8. 6 13. 5 12. 98 2. 97 1. 85 1. 66 19. 46
3鄄2 14. 9 15. 4 65. 11 12. 67 4. 79 1. 66 84. 23
3鄄3 17. 8 17. 3 128. 04 23. 44 11. 46 1. 66 164. 60
3鄄4 10. 9 15. 0 28. 01 10. 12 3. 87 1. 66 43. 66
3鄄5 12. 7 15. 0 32. 78 7. 69 4. 46 1. 66 46. 59
均值 Mean 19 2308 12. 8 15. 3 52. 22 11. 65 4. 87 1. 52 70. 26
4772 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
表 2摇 落叶松人工林单木生物量估算模型(n=10)与精度检验(n=5)
Table 2摇 Biomass estimated models and accuracy test for individual tree of larch
回归方程
Regression
equation
器官
Organ
系数 Coefficient
a b
R2 残差平方和
Sum of squared
residuals
平均精度
Average accuracy
(% )
W=aDb 树干 Stem 0. 020 3. 022 0. 977*** 0. 137 89. 7
树枝 Branch 0. 016 2. 533 0. 914*** 0. 387 81. 6
树皮 Bark 0. 045 1. 798 0. 881*** 0. 280 83. 0
总量 Total 0. 057 2. 732 0. 972*** 0. 137 87. 9
W=a(D2H) b 树干 Stem 0. 002 1. 269 0. 963*** 0. 224 90. 9
树枝 Branch 0. 003 1. 061 0. 896*** 0. 468 65. 3
树皮 Bark 0. 012 0. 759 0. 875*** 0. 293 83. 9
总量 Total 0. 008 1. 145 0. 953*** 0. 231 88. 7
W: 生物量 Biomass (kg); D: 胸径 Diameter at breast height (cm); H: 树高 Tree height (m). ***P<0. 001.
图 1摇 落叶松生物量与胸径(D)、D2H的回归模型
Fig. 1摇 Regression models between biomass of larch and D and
D2H.
玉: 总生物量 Total biomass; 域: 树干生物量 Stem biomass; 芋: 树枝
生物量 Branch biomass; 郁: 树皮生物量 Bark biomass.
图 2摇 单株落叶松地上各器官生物量分配
Fig. 2 摇 Distribution of aboveground biomass of different organs
for individual larch.
率排序:树叶>树皮>树枝>树干,分别为 50. 3% 、
48郾 0% 、47. 6% 、47. 5% . 19 年生落叶松人工林林分
平均碳储量 77. 17 t·hm-2,其中,树干碳储量占地
上部分总碳储量的 74. 2% .
2郾 3摇 落叶松各器官养分元素积累与分配
除 Mn外,各养分元素浓度在落叶松不同器官
的排序均为:树叶>树枝>树皮>树干(表 4).落叶松
各器官养分积累量不同,9 种养分元素(大量元素:
N、P、K、Ca、Mg;微量元素:Fe、Mn、Cu、Zn)在单株落
叶松地上各器官的总积累量为(749. 94依89. 00) g
(表 5),其中树干、树枝、树皮、树叶养分积累量所占
比例分别为 59. 3% 、23. 5% 、10. 3% 、6. 9% . 19 年生
落叶松人工林林分平均养分总积累量为 1730郾 86
kg·hm-2(表 3),其中大量元素和微量元素分别为
1664. 62 和 66. 24 kg·hm-2,树干、树枝、树皮、树叶
大量和微量元素含量分别为 992. 23 和 33郾 60
kg·hm-2、384. 61 和 22. 30 kg· hm-2、170. 03 和
7郾 89 kg·hm-2、117. 75 和 2. 45 kg·hm-2 .
各器官养分元素积累量排序:树干>树枝>树
皮>树叶,其中,树干养分积累量显著高于树枝、树
皮和树叶.从不同养分元素的积累量来看,落叶松各
器官不同养分积累排序均为:N>Ca>K>P>Mg>Fe>
Mn>Zn>Cu,除 N在树叶中的积累量略高于树皮外,
同一元素在不同器官中的积累量排序均为:树干>
树枝>树皮>树叶(表 5).
表 3摇 落叶松林分生物量、碳储量与养分积累量
Table 3摇 Biomass, carbon storage and nutrient accumula鄄
tion of larch stand
器官
Organ
生物量
Biomass
( t·hm-2)
含碳率
Carbon
content
rate (% )
碳储量
Carbon
storage
( t·hm-2)
养分积累量
Nutrient
accumulation
(kg·hm-2)
树干 Stem 120. 52 47. 5 57. 22 1025. 84
树枝 Branch 26. 89 47. 6 12. 80 406. 90
树皮 Bark 11. 24 48. 0 5. 39 177. 92
树叶 Leaf 3. 51 50. 3 1. 76 120. 20
总计 Total 162. 16 - 77. 17 1730. 86
577210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 闫摇 涛等: 辽东山区落叶松人工林地上生物量和养分元素分配格局摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 4摇 单株落叶松各器官平均养分浓度
Table 4摇 Mean nutrient concentration in different organs for individual larch
器官
Organ
N
(g·kg-1)
P
(g·kg-1)
K
(g·kg-1)
Ca
(g·kg-1)
Mg
(g·kg-1)
Fe
(mg·kg-1)
Mn
(mg·kg-1)
Cu
(mg·kg-1)
Zn
(mg·kg-1)
树干 Stem 3. 51依0. 75c 0. 19依0. 04b 1. 23依0. 31b 2. 43依0. 21c 0. 28依0. 02d 170. 24依28. 65b 89. 47依6. 64b 3. 54依0. 65a 12. 11依3. 07b
树枝 Branch 8. 28依0. 60b 1. 14依0. 24a 2. 28依0. 27a 5. 07依0. 59ab 0. 66依0. 02b 511. 30依20. 24a 186. 40依18. 04a 6. 07依1. 49a 28. 50依4. 63a
树皮 Bark 6. 57依0. 42b 1. 04依0. 20a 2. 05依0. 26ab 4. 45依0. 57b 0. 56依0. 03c 473. 31依48. 02a 211. 04依44. 65a 4. 29依0. 60a 20. 49依0. 83ab
树叶 Leaf 22. 60依0. 55a 1. 46依0. 05a 2. 53依0. 15a 5. 89依0. 17a 1. 13依0. 03a 555. 63依33. 21a 97. 36依3. 41b 6. 11依0. 21a 39. 55依2. 62a
同列不同字母表示差异显著(P<0. 05)Different letters in the same column indicated significant differences at 0. 05 level. 下同 The same below.
表 5摇 单株落叶松各器官平均养分积累量
Table 5摇 Mean nutrient accumulation in different organs for individual larch (g)
器官
Organ
N P K Ca Mg Fe Mn Cu Zn 总量
Total
树干 Stem 180.34依42.03a 36.64依7.58a 64.78依11.99a 134.42依14.51a 13.73依0.81a 9.06依1.75a 4.74依0.54a 0.19依0.04a 0.57依0.18a 444.47依80.98a
树枝 Branch 73.80依2.18b 9.26依1.97b 17.10依1.84b 59.52依6.43b 6.96依0.04b 7.32依0.50a 1.92依0.18b 0.07依0.02b 0.35依0.04ab176.30依5.36b
树皮 Bark 34.26依3.44b 5.14依1.21b 10.05依1.66b 21.50依2.18c 2.72依0.04c 2.29依0.16b 1.01依0.18bc 0.02依0.01b 0.10依0.01b 77.09依3.79b
树叶 Leaf 34.31依1.66b 2.22依0.11b 3.82依0.05b 8.96依0.64c 1.71依0.12c 0.84依0.08b 0.15依0.02c 0.01依0.00b 0.06依0.00b 52.08依2.58b
总量 Total 322.71依47.97 53.26依10.80 95.75依21.30 224.40依17.29 25.12依0.83 19.51依1.41 7.82依0.82 0.29依0.03 1.08依0.20 749.94依89.00
3摇 讨摇 摇 论
多数生物量估算模型均采用幂函数 W =
aDb [5,30],引入树高作为第 2 个变量能够提高生物量
的估算精度(表 2),这与前人的研究结果一致[19] .
本研究中,19 年生落叶松地上生物量估算模型 W =
aDb(R2 =0. 97)和W=a(D2H) b(R2 =0. 95)均能较为
精确地估算单株落叶松地上总生物量;但由于树高
的测定精度相对低[31],推荐使用以胸径为自变量的
模型 W=aDb对落叶松地上总生物量进行估测.
各器官养分积累量排序:树干>树枝>树皮>树
叶.这主要是受不同器官生物量的影响,由于养分积
累量是生物量与养分浓度的乘积,虽然各养分浓度
在树干中最低(表 4),但树干生物量却显著高于其
他各器官(图 2). 9 种养分元素(大量元素:N、P、K、
Ca、Mg;微量元素:Fe、Mn、Cu、Zn)在单株落叶松地
上的总积累量为(749. 94依89. 00) g(表 5),因此,全
叶期每砍伐一棵落叶松,平均可从系统中带走
(749. 94依89. 00) g 养分. 树叶所含养分为当年形
成,同时在当年以凋落物的形式归还林地,归还量
(52. 08依2. 58) g 占总养分积累量的 6. 9% .如果将
树枝、树皮、树叶留在林地仅仅带走树干,带出的养
分元素可减少 40. 7% .因此,即便是仅利用树干,采
伐也是导致养分大量移出的重要因素,对地力的养
分消耗较大,从而影响林地的养分循环,使得衰退的
地力进一步下降,对落叶松人工林地力衰退产生一
定影响.有研究表明,植物凋落物分解过程所释放的
养分元素,可满足森林生长所需量的 69% ~
87% [32-33],正是由于地表枯枝落叶的不断分解,才
使得养分元素源源不断地归还到土壤中,使有限的
养分元素不断被植物循环利用.由此可见,在林业采
伐时,应只将树干带走,而将树枝、树皮和树叶等组
分留在林地中,使其自然分解、养分重新归还利用,
缓解因林木采伐造成的地力下降[27] .
林龄是林木生物量和养分积累量的重要影响因
子[34-35] . Peri等[27]结果表明,南极假山毛榉(Notho鄄
fagus antarctica)幼龄林生物量与成熟林无显著差
异,但养分积累量差异显著,幼龄林养分积累量较成
熟林高 30% ;杨会侠等[36]研究发现,马尾松人工林
生物量和养分积累量随林龄增长呈增加趋势,从 17
年生到 51 年生,N、P、K、Ca、Mg 积累量分别增加了
26. 9% 、16. 6% 、27. 1% 、23. 8% 、9. 1% ,而生物量增
长了 89. 1% ,说明养分积累量与生物量积累不同
步,树冠构建完成后,马尾松以少量的养分生产更多
的干物质,提高了养分利用效率,对养分的消耗水平
降低.由此可见,短轮伐期造成了大量养分元素流
失,因此,兼顾采伐利用和养分维护两方面,延长轮
伐期更有利于维持林地土壤养分. 未来研究工作需
要结合不同林龄落叶松各器官生物量,分析不同发
育阶段落叶松养分积累量,指导落叶松人工林轮伐
期及经营措施的制定,为维持持久的林地生产力提
供养分管理策略.
目前,大部分落叶松人工林处于中、幼林阶段,
土壤营养基础较好,但土壤衰退趋势若得不到改善,
必将成为影响林木生长的主要限制因素,使得林分
的生产力下降[37] . 本研究中,落叶松养分积累量较
6772 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
高,如果采取不恰当的采伐利用方式,很容易导致养
分的大量移出,使土壤养分进一步降低.在落叶松采
伐利用过程中,全树利用和仅收获树干,都将带走较
多的养分(表 5),对地力的养分消耗量较大,从而影
响林地的养分循环.因此,在落叶松人工林的养分循
环和持久的林地生产力经营管理过程中,应处理好
采伐利用与养分维护之间的关系,否则会造成林地
生产力的下降.
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作者简介摇 闫摇 涛,男,1988 年生,硕士研究生. 主要从事森
林鄄土壤养分循环研究. E鄄mail: hljuyt. 1913@ 163. com
责任编辑摇 孙摇 菊
8772 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷