全 文 ：林业科技开发 2012 年第 26 卷第 4 期 39
doi:10． 3969 / j． issn． 1000－8101． 2012． 04． 010
灰木莲人工林营养元素分配及其积累特征
戴军1，何斌2* ，肖继谋1，覃祚玉2，罗柳娟2，刘莉2，刘红英2
(1．广西三门江林场，广西 柳州 545006;2．广西大学林学院)
摘 要:对南宁市 46 年生灰木莲人工林的 9 种营养元素(N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn 和 Cu)的含量、积累量、年净
积累量及其分配特征进行了研究。结果表明:灰木莲不同组分的营养元素含量大致为树叶 ＞树皮 ＞树根 ＞树枝 ＞
干材。大量元素 N、K在树根中的含量最高，P、Mg在树叶中的含量最高，而 Ca则在树皮中含量最高;微量元素在各
组分中的含量则以 Mn最高，Fe、Zn次之，Cu最低。灰木莲人工林营养元素积累总量为 1 948. 78 kg /hm2，其中乔木
层的营养元素积累量为 1 715. 22 kg /hm2，占林分营养元素积累总量的 88. 02%;草本层为 74. 33 kg /hm2，占总积累
量的 3. 81%;灌木层为 83. 19 kg /hm2，占总积累量的 4. 26%;凋落物层为 76. 04 kg /hm2，占总积累量的 3. 90%。灰
木莲人工林营养元素年净积累量为 37. 32 kg /(hm2·a) ，各组分营养元素年净积累量排列顺序为干材 ＞树根 ＞树皮
＞树叶 ＞树枝。
关键词:灰木莲;人工林;营养元素;积累;分配
Accumulation and distribution characteristics of nutrient elements on Manglietia glauce plantation∥DAI
Jun，HE Bin，XIAO Ji-mou，QIN Zha-yu，LUO Liu-juan，LIU Li，LIU Hong-ying
Abstract:The concentration，accumulation，annual net accumulation and distribution of nine nutrient elements，such as N，
P，K，Ca，Mg，Fe，Mn，Zn and Cu，were studied in 46-year-old Manglietia glauca stand in the city of Nanning，Guangxi，
China． The results showed that the concentration of these nine nutrient elements in different components of Manglietia glau-
ca stand was in the order of leaf ＞ bark ＞ root ＞ branch ＞ stem． The content of N and K were the highest in root，P and Mg
were the highest in leaves，and Ca was the highest in bark． The content of Mn was the highest，Fe and Zn was in the mid-
dle，and Cu was the lowest． The total nutrient accumulations in 46-year-old M． glauca stand was 1 948. 78 kg /hm2，within
the accumulations of the tree，herb，bush and litter were 1 715. 22 kg /hm2，74. 33 kg /hm2，83. 19 kg /hm2 and 76. 04 kg /
hm2，accounted for 88. 02%，3. 81%，4. 26% and 3. 90%，respectively． The annual net accumulation of nutrient elements
in Manglietia glauca plantation was 37． 32 kg /(hm2·a)． The order of annual net accumulation of nutrient elements in
different parts of trees was stem ＞ root ＞ bark ＞ leaf ＞ branch．
Key words:Manglietia glauca;plantation;nutrient element;accumulation;distribution
First author’s address:Sanmenjiang Forest Farm of Guangxi，Liuzhou，Guangxi 545006，China
收稿日期:2012－03－14 修回日期:2012－04－23
基金项目:广西科学研究与技术开发计划课题(编号:桂科攻
11194008) ;国家自然科学基金项目(编号:31160152)。
第一作者简介:戴军(1969 － ) ，男，工程师，从事林业管理和科学研究
工作。通讯作者:何斌，男，教授。E-mail:hebin8812@ 163． com
林木营养元素的积累与分布是研究森林生态系
统物流和能流的基础，对指导林业生产、调节和改善
林木生长环境、提高森林的养分利用效率和生产力都
有重要的意义［1－2］。灰木莲(Manglietia glauce)是木
兰科木莲属的常绿阔叶树种，是木兰科中我国特有单
种属植物，国家一级保护濒危植物。该树种具有生长
快、适应性强、干形通直的特点，木材可作纤维、纸浆、
建筑装饰、家具用材等。灰木莲树形优美、花大而芳
香、花期长，对大气污染有较强的抗性［3］和滞尘作
用［4］，还是优良的城乡园林绿化树种。我国自 20 世
纪 60 代以来，先后在广东、海南、广西、福建等省区进
行引种，均表现出生长良好，能够正常开花结果，成为
我国引种成功的外来珍贵优良树种之一［5－7］。近几
年来，国内有关灰木莲的研究也日益增多，但主要集
中在灰木莲的引种栽培、生长规律和生产力等方
面［8－10］，至今未见有关灰木莲人工林营养元素方面研
究的报道。为此，笔者拟通过对南宁市 46 年生灰木
莲人工林营养元素含量、积累量及其分配进行研究，
以揭示灰木莲人工林营养元素累积特点，为灰木莲人
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
研究区位于南宁市北郊(108°21E、22°58N) ，属
南亚热带季风气候带，年平均温度 21. 8℃，极端最高
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
40 林业科技开发 2012 年第 26 卷第 4 期
气温 40℃，≥10℃年积温约 7 200℃，年平均降水量
约 1 350 mm，降雨多集中在 5—9 月，相对湿度大约
79 %，年日照时数 1 450 ～ 1 650 h［11］。标准地位于
山坡中部，海拔高度约 200 m，坡度 26 ～ 30°，土壤类
型为砂页岩发育形成的赤红壤，土层厚度在 80 cm 以
上，腐殖质层厚度 15 ～ 20 cm，保水保肥能力较好。
林下草本植物主要有五节芒、铁芒箕、蔓生莠竹等，灌
木有越南悬钩子、毛桐和杜茎山等。
1． 2 研究方法
1． 2． 1 标准地的设置与样木生物量测定
于 2011 年 3 月在 10. 6 hm2 的 46 年生灰木莲人
工林林分内设置面积为 400 m2(20 m × 20 m)的标
准地 6 块，对标准地内的林木进行每木检尺，分别测
量树高和胸径。根据林木的径级分布，按 2 cm 为一
径级，选取径级平均木 1 ～ 2 株，其中株数较多的径阶
适当增加平均木的选取数量，共 12 株平均木。采用
收获法测定样木的生物量，即将样木伐倒后，地上部
分采用 Monsic 分层切割法［12］，每 2 m 为一区分段，
分树干、树皮、活枝、枯枝、树叶，地下部分根系按不同
土壤层次(20 cm 划分 1 层)采用全根挖掘法，按根
蔸、粗根(根径≥2. 0 cm)、中根(根径 0. 5 ～ 2. 0 cm)、
细根(根径 ＜ 0. 5 cm) ，分别称鲜质量，并分别抽取样
品约 200 g 左右作室内分析。将各组分样品置于烘
箱内以 80℃恒温烘干到恒质量，求算出各组分的生
物量及样木的生物量。
1． 2． 2 林下植被及凋落物测定
在各个标准地内，分别设置 5 个 1 m × 1 m 的小
样方，调查样方内灌草种类、个体数、高度及覆盖度
等，采用样方收获法测定林下植被生物量。收集样方
内的灌木、草本植物以及林下凋落物，分别称鲜质量，
抽取试样 200 g 左右带回实验室烘干测定样品干质
量，根据含水量和干质量推算出单位面积内灌草层和
凋落物层的生物量。
1． 2． 3 植物样品营养元素分析
在测定生物量的同时按不同组分采集林分平均
木样品，粉碎过筛后作为化学分析样品。N、P、K 含
量采用浓 H2SO4 －HClO4 消化法消煮后，N 用凯氏测
定，P用钼锑抗比色法测定，K用火焰光度计法测定;
Ca、Mg、Fe、Mn、Zn 和 Cu 含量采用 HClO4 －HNO3 消
化法消煮，然后用原子吸收光谱法测定［13］。
2 结果与分析
2． 1 灰木莲人工林营养元素含量
测定结果表明，由于生理机能不同，灰木莲不同
器官的营养元素含量存在一定的差异。树叶作为同
化器官，是有机质的合成场所，代谢最活跃，需要大量
养分来满足其生长和代谢的需要，因而其营养元素含
量多数为最高。而干材主要以木质为主，生理功能较
弱，大多数养分已被消耗或转移，所以营养元素含量
多数也最低(表 1)。按营养元素含量大小排序大致
为树叶 ＞树皮 ＞树根 ＞树枝 ＞干材。
表 1 灰木莲不同组分营养元素含量
组分 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)Zn /(mg·kg －1)Cu /(mg·kg －1)
树叶 19． 86 ± 1． 54 0． 90 ± 0． 04 14． 68 ± 0． 46 8． 91 ± 0． 41 1． 88 ± 0． 15 120． 32 ± 7． 02 857． 69 ± 12． 06 23． 75 ± 1． 85 17． 96 ± 1． 82
活枝 2． 84 ± 0． 26 0． 15 ± 0． 02 1． 10 ± 0． 20 1． 01 ± 0． 05 0． 47 ± 0． 08 21． 78 ± 1． 65 234． 33 ± 2． 55 4． 68 ± 0． 63 2． 06 ± 0． 26
枯枝 4． 85 ± 0． 12 0． 12 ± 0． 01 1． 09 ± 0． 05 2． 43 ± 0． 13 0． 73 ± 0． 06 30． 96 ± 2． 48 319． 62 ± 3． 64 12． 91 ± 0． 78 4． 91 ± 0． 77
干皮 7． 62 ± 0． 18 0． 87 ± 0． 01 2． 76 ± 0． 08 5． 07 ± 0． 07 0． 98 ± 0． 03 75． 30 ± 3． 87 302． 14 ± 4． 16 18． 65 ± 1． 15 3． 87 ± 0． 45
干材 2． 49 ± 0． 07 0． 14 ± 0． 02 0． 79 ± 0． 06 0． 89 ± 0． 14 0． 28 ± 0． 02 53． 71 ± 2． 06 211． 59 ± 2． 50 8． 74 ± 0． 64 2． 75 ± 0． 30
根蔸 8． 36 ± 0． 0． 15 0． 27 ± 0． 01 1． 44 ± 0． 41 0． 59 ± 0． 06 0． 14 ± 0． 01 35． 06 ± 2． 10 144． 45 ± 1． 78 6． 75 ± 0． 36 0． 93 ± 0． 16
粗根 4． 50 ± 0． 10 0． 14 ± 0． 01 2． 57 ± 0． 12 0． 96 ± 0． 03 0． 33 ± 0． 04 86． 11 ± 3． 15 185． 78 ± 4． 26 9． 14 ± 0． 62 2． 54 ± 0． 24
中根 6． 47 ± 0． 12 0． 25 ± 0． 02 6． 86 ± 0． 10 1． 26 ± 0． 08 0． 21 ± 0． 02 143． 14 ± 3． 94 184． 89 ± 3． 94 8． 51 ± 0． 53 2． 40 ± 0． 16
细根 5． 02 ± 0． 16 0． 35 ± 0． 02 10． 66 ± 0． 26 0． 80 ± 0． 04 0． 31 ± 0． 01 303． 31 ± 10． 05 155． 41 ± 2． 43 9． 04 ± 0． 83 1． 86 ± 0． 28
灌木 7． 06 ± 0． 20 0． 82 ± 0． 03 5． 73 ± 0． 45 4． 20 ± 0． 29 1． 41 ± 0． 10 88． 02 ± 2． 78 335． 93 ± 14． 60 14． 70 ± 1． 75 8． 36 ± 1． 02
草本 10． 67 ± 0． 27 0． 58 ± 0． 03 9． 12 ± 0． 71 5． 03 ± 0． 47 2． 18 ± 0． 18 138． 62 ± 5． 02 410． 78 ± 13． 07 16． 10 ± 1． 26 9． 02 ± 0． 53
现存凋
落物
5． 13 ± ． 0． 15 0． 31 ± 0． 02 1． 02 ± 0． 05 3． 59 ± 0． 28 0． 82 ± 0． 04 164． 8 ± 4． 05 328． 47 ± 12． 45 14． 28 ± 2． 38 6． 12 ± 0． 40
不同营养元素在灰木莲各组分中的含量差异也
较大，大量元素中 N 在各器官中的含量均最高;P 和
Mg都是叶绿体中的主要组成元素，因而其在树叶中
的含量最高;K 主要通过根吸收，容易被转移至新生
组织，所以在树根尤其是在细根和中根中有较高的含
量，而在树干中的含量最低;Ca 是组成细胞壁的主要
元素之一，主要集中于树叶和树皮中，因此树叶和树
皮中的钙含量显著高于其他器官。微量元素含量的
大致为 Mn ＞ Fe ＞ Zn ＞ Cu，Fe元素在细根中的含量最
高，中根次之，在活枝和枯枝中的含量最低;而 Mn 元
素含量则在树叶中最高，其次是枯枝和干皮，干材
最低。
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2012 年第 26 卷第 4 期 41
灰木莲人工林林下植被(草本层和灌木层)和现
存凋落物层的营养元素含量大致为草本植物 ＞灌木
植物 ＞现存凋落物层，不同营养元素含量均为 N ＞ K
或 Ca ＞ Mg ＞ P ＞ Mn ＞ Fe ＞ Zn ＞ Cu。与灰木莲各组分
相比，灌木层和草本层中 N、K、Ca、Mn 元素含量多数
高于灰木莲除树叶外的其他组分，呈现出草本植物含
量 ＞灌木植物含量 ＞乔木植物含量，一定程度上反映
了灰木莲人工林中植物群落不同结构层次对土壤养
分富集能力的差异［14］。
2． 2 灰木莲人工林营养元素积累量及其分配
从表 2 可见，灰木莲人工林营养元素积累总量为
1 948. 78 kg /hm2，其中乔木层作为该系统有机物的
主要生产者，所积累的营养元素为 1 715. 22 kg /hm2，
占整个林分的 88. 02%(表 2)。由于林木不同组分
的生物量不同，各组分营养元素含量也存在差异，因
此，灰木莲不同器官生物量的分配与营养元素积累的
分配并不完全相互对应。各器官按营养元素积累量
大小排序为树干 ＞树根 ＞树皮 ＞树叶 ＞树枝。如按
林木器官自上而下划分为树冠(树叶 +树枝)、树干
(干材 +干皮)和树根，则以树干的营养元素积累量
最高，占乔木层积累量的 59. 90%;树冠和树根次之，
分别占 20. 66%和 19. 44%。不同营养元素在林木各
器官中的积累量存在显著的差异，大量元素以 N 的
积累量最多，为 863. 43 kg /hm2，占乔木层营养元素积
累量的 50. 34%;其次是 K(345. 72 kg /hm2)和 Ca
(305. 82 kg /hm2) ，分别占乔木层积累量 20. 15%和
17. 83%;Mg(83. 93 kg /hm2)和 P(49. 37 kg /hm2)的
积累量最低，分别仅为乔木层积累量的 4. 89% 和
2. 88%。微量元素积累量(68. 60 kg /hm2)仅占乔木
层积累量的 4. 00%，其中以 Mn 的积累量(51. 30
kg /hm2)最高，占乔木层元素积累量 2. 99%，Cu 的积
累量(0. 67 kg /hm2)最低，仅占 0. 04%。
表 2 灰木莲人工林营养元素积累和分配 /(kg·hm －2)
组分 N P K Ca Mg Fe Mn Cu Zn 小计
树叶 101． 09 4． 56 74． 72 45． 34 9． 57 0． 61 4． 37 0． 09 0． 12 240． 47
树枝 55． 74 2． 78 20． 66 20． 60 9． 13 0． 42 4． 50 0． 04 0． 11 113． 98
干材 386． 55 21． 73 122． 64 138． 16 43． 47 8． 34 32． 85 0． 43 3． 00 755． 52
树皮 117． 04 13． 36 42． 39 77． 88 15． 05 1． 16 4． 64 0． 06 0． 29 271． 87
树根 203． 01 6． 93 85． 31 23． 84 6． 71 2． 34 4． 94 0． 05 0． 24 333． 38
乔木合计 863． 43 49． 37 345． 72 305． 82 83． 93 12． 87 51． 30 0． 67 3． 76 1 715． 22
灌木 29． 86 3． 47 24． 24 17． 77 5． 96 0． 37 1． 42 0． 04 0． 06 83． 19
草本 28． 17 1． 53 24． 08 13． 28 5． 76 0． 37 1． 08 0． 02 0． 04 74． 33
现存凋落物 34． 27 2． 07 6． 81 23． 98 5． 48 1． 10 2． 19 0． 04 0． 10 76． 04
总计 955． 73 56． 44 400． 85 360． 85 101． 13 14． 71 56． 00 0． 77 3． 96 1 948． 78
灰木莲人工林现存凋落物层、草本层和灌木层的
营养元素积累量分别为 76. 04 kg /hm2、74. 33 kg /hm2
和 83. 19 kg /hm2，分别占整个林分养分积累总量的
3. 90%、3. 81%和 4. 26%。各层营养元素积累量所
占比例虽不很高，但对林地土壤肥力的保持以及营养
元素的归还有一定的积极作用。林下各层次不同营
养元素积累量的排序与乔木层基本一致，即为 N ＞ K
＞ Ca ＞ Mg ＞ P ＞ Mn ＞ Fe ＞ Zn ＞ Cu。
2． 3 灰木莲人工林营养元素年净积累量的估算
营养元素年净积累量是植物体内营养元素积累
的速率，它取决于林分净生产力的增长量及营养元素
的含量。研究以林分年平均净生产力作为净生产力
的估算指标，计算出灰木莲林营养元素的年净积累量
(表 3)。
表 3 灰木莲人工林营养元素年积累量 /(kg·hm －2·a － 1)
组分 N P K Ca Mg Cu Zn Fe Mn 小计
树叶 2． 20 0． 10 1． 62 0． 99 0． 21 0． 00 0． 00 0． 01 0． 09 5． 23
树枝 1． 21 0． 06 0． 45 0． 45 0． 20 0． 00 0． 00 0． 01 0． 10 2． 48
干材 8． 40 0． 47 2． 67 3． 00 0． 94 0． 01 0． 07 0． 18 0． 71 16． 46
树皮 2． 54 0． 29 0． 92 1． 69 0． 33 0． 00 0． 01 0． 03 0． 10 5． 91
树根 4． 41 0． 15 1． 85 0． 52 0． 15 0． 00 0． 01 0． 05 0． 11 7． 25
合计 18． 77 1． 07 7． 52 6． 65 1． 82 0． 01 0． 08 0． 28 1． 12 37． 32
从表 3 可见，灰木莲人工林乔木层营养元素年净
积累量为 37. 32 kg /(hm2·a) ，不同组分营养元素年
净积累量与其营养元素积累量排列次序一致，即为树
干 ＞树根 ＞树皮 ＞树叶 ＞树枝。树干的年净积累量
最高，占总年净积累量的 44. 10%;树叶、树枝、树皮
和树根的年净积累量分别占乔木层年净积累量的
14. 01%、6. 64%、15. 84% 和 19. 43%。同一组分中
N、K、Ca 的积累速率最大，依次为 Mg、P、Zn、Cu 最
小。大量元素的年净积累量占营养元素总年净积累
量的 96. 01 %。微量元素年净积累量占总年净积累
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
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量 3. 99%，其中 Mn 年净积累量最大，占微量元素年
净积累量的 75. 17 %。
3 结论与讨论
灰木莲人工林不同器官营养元素含量，因元素不
同和器官不同而存在差异，大致为树叶 ＞树皮 ＞树根
＞树枝 ＞ 树干。各器官大量元素含量大致以 N 最
高，其次是 Ca和 K，Mg 和 P最低;微量元素以 Mn 最
高，Fe和 Zn次之，Cu最低。灰木莲人工林草本层、灌
木层和现存凋落物层的营养元素含量排序为草本层 ＞
灌木层 ＞现存凋落物层，不同营养元素含量的排列次
序均为 N ＞K或 Ca ＞Mg ＞ P ＞Mn ＞ Fe ＞ Zn ＞ Cu。
灰木莲人工林营养元素积累量为 1 948. 78 kg /
hm2，其中乔木层营养元素积累量为 1 715. 22 kg /
hm2，略小于 31 年生的福建建瓯市 1 代(2 014. 31 kg /
hm2)和 2 代(2 005. 25 kg /hm2)杉木成熟林［15］。各
组分按营养元素积累量大小排序为树干 ＞树根 ＞树
皮 ＞树叶 ＞树枝。乔木层地上部分元素积累量高于
地下部分。从乔木层不同营养元素积累量看，以 N
的积累量最多，为 863. 43 kg /hm2，其他营养元素积累
量次序为即 N ＞ K ＞ Ca ＞ Mg ＞ P ＞ Mn ＞ Fe ＞ Zn ＞ Cu。
微量元素积累量仅占乔木层积累量的 4. 01%。
灰木莲人工林现存凋落物层、草本层和灌木层的
营养元素积累量分别为 76. 04、74. 33 和 83. 19 kg /
hm2。现存凋落物层不同营养元素积累量排序与乔
木层基本一致，其中大量元素 N、P、K、Ca 和 Mg 的积
累量所占凋落物层积累量的比例分别为 45. 07%、
2. 72%、8. 96%、31. 54%、7. 21%;微量元素占现存凋
落物层积累量 4. 51%。N、Ca 积累量占现存凋落物
养分积累量的绝大部分，为林地土壤 N、Ca 养分的补
充起到积极作用;K 是容易流失的营养元素，所以在
现存凋落物层中 K积累较 N和 Ca的积累少得多。
据估算，灰木莲人工林乔木层营养元素年净积累
量为 37. 32 kg /(hm2·a) ，其中大量元素年净积累量
为 35. 83 kg /(hm2·a) ，明显低于相近区域广西武宣
县禄峰山林场 38 年生(51. 32 kg /(hm2·a) )［16］和福
建三明莘口教学林场 41 年生［110. 79 kg /(hm2·a) ］
马尾松人工林［17］;微量元素年净积累量为 1. 53
kg /(hm2·a) ，也低于广西武宣县禄峰山林场 38 年生
马尾松人工林［3. 299 kg /(hm2·a) ］［18］。可见 46 年
生灰木莲人工林的养分积累速率较低，表明其生长已
趋于缓慢，可以考虑进行采伐利用。由于树干中营养
元素积累量在乔木层中所占比例较高，为减少采伐利
用中所造成的养分损失，如采伐时仅利用树干而把其
他采伐剩余物树叶、树枝和树皮等留在林地，所造成
养分输出不很大，对于制定合理的经营措施以维护林
分养分循环和持久的林地生产力，实现珍贵及乡土树
种的持续、高效利用，保护生态环境等都具有重要指
导意义和作用。
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(责任编辑 吴祝华)
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗