全 文 ：第 37卷 第 12期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.37 No.12
2009年 12月 JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITY Dec.2009
厚荚相思人工林微量元素的生物循环 1)
荣　薏　何　斌　秦武明　赵绍文　罗柳娟　陈玉萍　　　覃世赢　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　(广西大学 ,南宁 , 530004)　　　　　　　　　　　　　　　　　 (广西林业勘测设计院)
　　摘　要　对广西高峰林场 1.5 ～ 4.5年生厚荚相思人工林 5种微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn和 B)的质量分数 、积
累 、分配和生物循环进行了研究。结果表明:厚荚相思不同器官的微量元素质量分数差异较大 ,以树叶所含有的质
量分数最高 , 其次是树皮 、树枝和树根 , 树干最低;各器官中微量元素质量分数以 Mn和 Fe最高 , Cu最低。厚荚相
思人工林林分微量元素积累量为 3.749 ～ 14.961kg· hm-2 , 随生长过程中生物量的增加而增大;其中乔木层微量
元素积累量占 34.20% ～ 41.22%, 林下植被层和地表现存凋落物层微量元素积累量分别占 25.31% ～ 44.89%和
16.78% ～ 33.47%。 4个林龄林木各组分微量元素年净积累量分别为 0.959、1.070、 1.031和 1.357kg· hm-2·
a-1 , 年吸收量分别为 1.422、3.778、4.506和 4.792kg· hm-2· a-1 , 年归还量分别为 0.463、2.709、3.474和 3.435kg· hm-2· a-1 , 利用系数分别为 0.989、1.413、 1.248和 0.777,循环系数分别为 0.326、0.717、0.771和 0.717, 周
转期分别为 3.107、0.987、 1.039和 1.796a。因此 ,厚荚相思人工林微量元素利用率较低 ,归还速率较快 , 周转期较
短 , 有利于林地地力的恢复 、维持和提高。
关键词　厚荚相思人工林;微量元素;生物循环
分类号　S178.5
BiologicalCyclingofMicroelementsinAcaciacrassicarpaPlantation/RongYi, HeBin, QinWuming, ZhaoShao-
wen, LuoLiujuan, ChenYuping(ColegeofForestry, GuangxiUniversity, Nanning530004, P.R.China);QinShiying
(GuangxiForestrySurveyandPlanningInstitute)//JournalofNortheastForestryUniversity.-2009, 37(12).-30 ～ 34
Anexperimentwasconductedtostudythecontent, accumulation, distributionandbiologicalcyclingoffivemicroele-ments(Fe, Mn, Zn, CuandB)in1.5-year-oldto4.5-year-oldAcaciacrassicarpaplantationsinGaofengForestFarmof
GuangxiProvince.ResultsshowedthatcontentsofthesefivemicroelementsindiferentorgansofA.crassicarpawereinthe
orderofleaf>bark>branch>root>stem.ThecontentsofMnandFewerethehighest, whilethatofCuwasthelowestin
variousorgansofA.crassicarpa.Thetotalaccumulationofmicroelementsintheplantationsrangedfrom3.749 to14.961kg· hm-2 andincreasedwiththebiomassaccumulationintheprocessofstandgrowth.Ofthetotalaccumulationofmicro-
elements, 34.20% ～ 41.22% wasdistributedinarborlayer, 25.31%～ 44.89%inforestfloorlayer, and16.78%～ 33.47%
instandinglitterlayer.AnnualnetaccumulationsofmicroelementsinA.crassicarpaplantationsoffourstandageswere0.959,
1.070, 1.031 and1.357kg· hm-2· a-1 , theannualabsorptionofmicroelementswere1.422, 3.778, 4.506 and4.792
kg· hm-2· a-1 , theannualreturnswere0.463, 2.709, 3.474 and3.435kg· hm-2· a-1 , theutilizationcoeficientsofmicroelementswere0.989, 1.413, 1.248and0.777, thecyclingcoeficientwere0.326, 0.717, 0.771 and0.717, and
therecyclingperiodswere3.107, 0.987, 1.039, 1.796years, respectively.Therefore, theutilizationeficienciesofmi-
croelementsforA.crassicarpaplantationsarelower, butthereturnrateandrecyclingratearehigherandtheturnoverperi-
odisalsoshorter, whicharesuitablefortherecovery, maintenanceandenhancementofforestlandfertilization.Keywords　Acaciacrassicarpaplantations;Microelements;Biologicalcycling
　　森林生态系统中的养分循环是其系统功能的主要表现之
一 , 也是维持森林结构和功能稳定的不可或缺的重要因
素 [ 1-2] 。然而 ,尽管森林生态系统营养元素循环研究至今已
有百余年历史 [ 3] , 但大部分资料是关于 N、P、K等大量元素循
环的研究 , 仅有为数不多学者在研究分析森林生态系统养分
循环时 , 同时涉及到了微量元素的质量分数与循环 [ 1] 。 与大
量元素相比 , 由于植物体内的微量元素质量分数低 , 加上测定
方法上的限制 , 微量元素在森林生态系统中的积累 、分配及其
生物循环规律的研究报道在国内外仍很少 [ 4-11] 。厚荚相思
(AcaciacrassicarpaGaussen)又名粗果相思 , 原产澳大利亚 、巴
布亚新几内亚和印度尼西亚等地 , 具有速生 、干形较直 、耐干
旱瘠薄和抗逆性强等特点。木材可作纤维 、纸浆和建筑 、造船
1)广西自然科学基金项目(桂科自 0640018)和广西教育厅科研
基金项目(2006-26)。
第一作者简介:荣薏 , 女 , 1984年 3月生 , 广西大学林学院 , 硕士
研究生。
通信作者:何斌 ,广西大学林学院 ,研究员。
收稿日期:2008年 9月 4日。
责任编辑:潘　华。
等用 ,是一种多功能的速生用材树种 [ 12] 。 1985年我国开始引
种 ,经种源试验 、林木改良以及相关试验研究 [ 13-20] ,厚荚相思
已在华南地区大规模推广营造 , 成为我国南方短周期工业用
材林的主要造林树种之一 , 并取得良好的生态和经济效益。
目前 ,国内外关于厚荚相思的相关研究已有不少报道 [ 13-18] ,
但有关厚荚相思人工林微量元素生物循环的研究方面至今未
见报道。因此 ,笔者通过对 1.5 ～ 4.5年生厚荚相思人工林 5
种微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn和 B)质量分数 、积累 、分布和生
物循环进行了较系统的研究 , 以揭示其微量元素积累特征和
循环规律 ,为厚荚相思人工林营养状况评估和经营管理提供
理论依据。
1　试验地概况
试验地位于广西南宁市国营高峰林场界牌分场 , 地理位
置为东经 108°21′, 北纬 22°58′,属南亚热带季风气候 , 年平均
温度 21.8℃,极端最高气温 40℃, ≥10℃年积温约 7 200℃,
年平均降雨量 1 350 mm, 降雨多集中在 5— 9月 , 相对湿度
79%,年日照时数 1 450 ～ 1 650h[ 19] 。标准地均位于山坡中下
部 , 坡度 25°～ 28°,土壤类型为砂页岩发育形成的赤红壤 , 土
层厚度在 80cm以上 , 土壤腐殖质层厚度 15 ～ 20cm, 栽植厚
荚相思前林地土壤(0 ～ 40cm)全 Fe质量分数为 35.40 ×
10-3 ,全 Mn、全 Cu、全 Zn和全 B质量分数分别为 98.32 ×
10-6 、30.45×10-6 、46.28×10-6和 33.17×10-6。
试验地 前茬 林 分为 杉 木 (Cunninghamialanceolata
(Lamb.)Hook.)纯林 , 并于造林前 1a的年底采伐 , 经炼山整
地后 ,于次年 5月用厚荚相思实生苗定植 , 造林密度为 1 140
株 /hm2。经林分自疏和间伐后不同林龄厚荚相思人工林林
分特征见表 1[ 19] 。
表 1　厚荚相思人工林林分特征
林龄 /
a
密度 /
株· hm-2
平均胸
径 /cm
平均树
高 /m
林分生物量 /t· hm-2
树叶 树枝 树皮 树干 树根 合计
林分生产力 /
t· hm-2· a-1
1.5 1000 5.7 6.1 1.85 3.04 0.86 2.86 2.03 10.64 7.09
2.5 943 9.0 8.7 3.67 6.49 2.43 10.40 5.71 28.70 11.48
3.5 845 11.5 11.0 3.62 7.99 3.83 18.60 8.11 42.15 12.04
4.5 830 14.0 13.0 4.47 16.99 8.16 35.93 10.68 76.23 16.94
2　研究方法
试验地的设置与林分生物量测定:在厚荚相思人工林中
设置 5个 350m2的固定标准地 , 并对标准地内的每株树木进
行编号 , 每年 11月测定标准地内树木的树高和胸径。根据林
分生长调查结果 , 同时为了不破坏试验地的林分 , 每年均在标
准地外围选择代表平均值的 5株标准木(平均木), 采用收获
法测定标准木的生物量 , 地上部分采用 Monsic分层切割
法 [ 19]每 2m为一区分段 ,分干材 、干皮 、树枝 、树叶 , 分根蔸 、
粗根(根系直径≥2.0cm)、中根(0.5～ 2.0 cm)、细根(<0.5
cm),分别称质量及取样测定各器官的含水率及质量 ,由样品
干质量换算出标准木的生物量 , 然后建立树木各组分(树叶 、
树枝 、干材 、树皮和树根)与胸径的回归模型 , 用该回归模型
计算林分的生物量 , 以年平均增长量作为净生产力的估测指
标。同时在每个标准地外围各设置 3 ～ 5个面积为 1m×1m
小样方 , 调查样方内植物种类 、个体数 、高度和覆盖度等。采
用样方收获法 , 按草本层 、灌木层和林分现存凋落物层分别测
定其生物量或现存量 , 同时取样测定含水率和干质量 , 计算林
下植被生物量 [ 19] 。
年凋落物归还量的测定:在每个标准地内按上 、中 、下位
置各设一个固定的 1m×1m收集框 ,每月月底收集凋落物 1
次 , 按叶 、枝 、花果和杂物等组分测定生物量 , 同时取样测定含
水率和干质量。
植物样品的采集及营养元素分析:在测定生物量的同时 ,
按同一林龄不同组分采集分析样品 , 年凋落物归还量样品为
按各月份凋落物质量比例各选取一定量的凋落物后作为分析
样品。 Fe、Mn、Cu和 Zn质量分数采用 HNO3 -HCIO4消化法
消煮后 , 用原子吸收光谱法测定 [ 21];B用干灰化法处理样品 ,
然后用姜黄素法测定 [ 21] 。 文中微量元素测定结果均为 3个
重复的平均值。
养分循环参数的计算:采用养分利用系数 、循环系数和周
转时间等生物循环参数来分析养分循环的特征 [ 11] ,按照生物
循环公式:吸收量 =存留量 +归还量。上述养分利用系数为
吸收量与贮存量的比值 ,表明林木维持其生长所需的微量元
素量;循环系数为归还量与吸收量的比值 , 表征微量元素的循
环强度;周转时间为微量元素经历一个循环周期所需的时间 ,
由微量元素的总贮存量除以归还量。
3　结果与分析
3.1　微量元素质量分数
从表 2可见 , 由于生理功能不同 ,厚荚相思林木各器官中
的微量元素质量分数相差较大 ,同一器官的微量元素质量分
数也因林龄不同而存在一定差异。树叶作为同化器官 , 其微
量元素质量分数都是最高 , 而干材以木质为主 ,其生理功能最
弱 ,因而微量元素质量分数最低。林木各组分微量元素质量
分数表现为树叶 >枯枝 >干皮 >活枝 >树根 >干材 , 与其大
量营养元素的排列次序基本一致 [ 22] 。不同林龄林木各器官
微量元素质量分数多数以 Mn最高 , 其次是 Fe, 然后是 Zn和
B, Cu最低 , 与马占相思不同器官微量元素累积规律相一
致 [ 11] 。而在凋落物微量元素质量分数中 ,多数微量元素质量
分数明显高于林木各器官 ,且各微量元素质量分数排列次序
与其在林木各器官中的排列次序基本一致。
表 2　厚荚相思人工林各组分微量元素质量分数 10-6　
林龄 /a 组分 Fe Mn Zn Cu B
1.5 树　叶 60.40 196.56 11.67 8.14 15.46
树　枝 53.16 58.14 19.02 13.01 8.84
干　皮 53.70 68.64 11.12 6.71 13.67
干　材 15.87 7.94 5.50 3.97 4.96
树　根 65.00 16.98 4.33 2.70 6.33
凋落物 136.62 333.68 39.44 8.63 20.02
2.5 树　叶 67.36 165.71 12.90 6.41 14.20
树　枝 30.71 39.43 10.06 8.20 8.15
干　皮 28.61 51.62 6.07 3.35 12.06
干　材 23.46 13.86 5.97 2.45 2.56
树　根 33.26 13.05 2.37 3.35 4.01
凋落物 169.04 343.07 45.47 8.06 19.38
3.5 树　叶 46.98 248.10 12.67 7.87 18.16
树　枝 25.93 29.98 14.70 9.65 8.79
干　皮 33.09 50.67 4.91 2.69 11.10
干　材 16.61 13.49 3.84 1.62 2.02
树　根 43.93 19.64 3.19 3.01 4.09
凋落物 186.72 435.13 33.36 8.48 21.58
4.5 树　叶 62.73 282.00 13.66 8.80 15.93
树　枝 26.59 29.13 13.20 10.84 5.34
干　皮 25.60 49.15 8.58 2.80 8.92
干　材 15.86 12.85 2.80 2.47 2.90
树　根 54.07 17.92 5.55 2.37 5.22
凋落物 184.97 432.08 48.71 10.90 18.75
3.2　微量元素积累与分配
从表 3可以看出 , 1.5 ～ 4.5年生厚荚相思人工林林分微
量元素积累量为 3.749 ～ 14.961kg· hm-2 , 其中乔木层微量
元素积累量为 1.437 ～ 6.167kg· hm-2 ,均随林木生长过程生
物量的增加而增大。在乔木层不同结构层次微量元素积累量
分配中 , 树冠(树枝和树叶 , 以下同)微量元素积累量按林龄
由小到大依次占乔木层微量元素积累总量的 69.59%、60.01%、
31第 12期　　　　　　　　　　　　　荣　薏等:厚荚相思人工林微量元素的生物循环　　　　　　　　　　
53.19%和 51.19%,树干(干材和干皮 ,以下同)依次占 16.84%、
28.02%、30.24%和 34.08%, 根系依次占 13.70%、 11.97%、
16.57%和 14.72%。可见 , 随着林木的生长 , 微量元素积累
量的分配发生变化 , 逐渐由树冠向树干转移 , 以促进林木的生
长 , 导致树冠微量元素积累比例逐渐减小 ,树干则逐渐增大。
而从不同微量元素积累量看 , 均以 Mn最多 ,依次占乔木层微
量元素积累总量的 45.19% ～ 48.28%,其次是 Fe、B和 Zn, Cu
最少 , 仅占 4.68% ～ 5.84%。
　　表 3　厚荚相思人工林微量元素积累与分配 kg· hm-2　
林龄 /a 组分 Fe Mn Zn Cu B 合计
1.5 树叶 0.112 0.364 0.022 0.015 0.029 0.542
树枝 0.162 0.177 0.058 0.034 0.027 0.458
干皮 0.046 0.059 0.010 0.006 0.012 0.133
干材 0.045 0.023 0.016 0.011 0.014 0.109
树根 0.132 0.035 0.009 0.006 0.013 0.195
林下植被 0.209 1.357 0.050 0.025 0.042 1.683
地表凋落物 0.160 0.390 0.046 0.010 0.023 0.629
合计 0.866 2.405 0.211 0.107 0.160 3.749
2.5 树叶 0.247 0.608 0.047 0.024 0.052 0.978
树枝 0.199 0.256 0.065 0.053 0.053 0.626
干皮 0.070 0.125 0.015 0.008 0.029 0.247
干材 0.244 0.144 0.062 0.026 0.027 0.502
树根 0.190 0.075 0.014 0.019 0.023 0.320
林下植被 0.371 2.367 0.088 0.045 0.071 2.942
地表凋落物 0.612 1.242 0.165 0.029 0.070 2.118
合计 1.932 4.817 0.455 0.204 0.325 7.733
3.5 树叶 0.170 0.898 0.046 0.028 0.066 1.208
树枝 0.207 0.240 0.117 0.077 0.070 0.711
干皮 0.127 0.194 0.019 0.010 0.042 0.392
干材 0.309 0.251 0.071 0.030 0.038 0.699
树根 0.356 0.159 0.026 0.024 0.033 0.598
林下植被 0.452 2.738 0.105 0.055 0.073 3.423
地表凋落物 0.958 2.233 0.172 0.044 0.111 3.518
合计 2.579 6.713 0.556 0.268 0.433 10.549
4.5 树叶 0.28 1.26 0.061 0.039 0.071 1.711
树枝 0.452 0.495 0.224 0.184 0.091 1.446
干皮 0.209 0.401 0.07 0.023 0.073 0.776
干材 0.57 0.462 0.101 0.089 0.104 1.326
树根 0.577 0.191 0.059 0.025 0.056 0.908
林下植被 0.495 3.034 0.115 0.06 0.083 3.787
地表凋落物 1.332 3.111 0.351 0.078 0.135 5.007
合计 3.915 8.954 0.981 0.498 0.613 14.961
　　厚荚相思人工林林下植被(包括草本层和灌木层)的生
物量较多 , 其微量元素积累量占林分微量元素积累总量的
25.31～ 44.89%, 随林龄增加而明显减少。林分现存地表凋
落物微量元素积累量则随林龄增长呈明显的增大趋势 , 其所
占林分微量元素积累总量由 1.5年生的 16.78%增长到 4.5
年生的 33.47%。
3.3　林木各组分微量元素年净积累量
从表 4可见 , 1.5、2.5、3.5和 4.5年生厚荚相思人工林 5
种微量元素年净积累量分别为 0.959、 1.070、 1.031和 1.371
kg· hm-2· a-1 , 呈现随林龄增加而增大趋势 , 与其大量营养
元素的变化规律相一致 [ 22] 。其中以树冠微量元素年净积累
量最高 , 为 0.548 ～ 0.702kg· hm-2· a-1 , 其所占林分微量元
素年净积累量的比例随林木的生长过程而减少;其次是树干 ,
为 0.161 ～ 0.467kg· hm-2· a-1 ,其所占林分年积累量的比
例随林木的生长过程而增大;树根的年净积累量最少 , 为
0.128 ～ 0.202 kg· hm-2· a-1。就不同微量元素而言 , 多数
器官以 Mn的年净积累量最大 , 其次为 Fe、Zn和 B, Cu最小。
　表 4　厚荚相思人工林不同组分微量元素年净积累量 kg· hm-2· a-1　
林龄 /a组分 Fe Mn Zn Cu B 合计
1.5 树叶 0.074 0.242 0.014 0.010 0.020 0.360
树枝 0.108 0.118 0.039 0.026 0.018 0.308
干皮 0.031 0.039 0.006 0.004 0.008 0.088
干材 0.030 0.015 0.011 0.008 0.010 0.073
树根 0.088 0.023 0.006 0.004 0.009 0.129
合计 0.331 0.438 0.076 0.052 0.063 0.959
2.5 树叶 0.099 0.243 0.019 0.009 0.021 0.391
树枝 0.080 0.102 0.026 0.021 0.021 0.251
干皮 0.028 0.050 0.006 0.003 0.012 0.099
干材 0.098 0.058 0.025 0.010 0.011 0.201
树根 0.076 0.030 0.005 0.008 0.009 0.128
合计 0.380 0.483 0.081 0.052 0.074 1.070
3.5 树叶 0.049 0.257 0.013 0.008 0.019 0.345
树枝 0.059 0.068 0.034 0.022 0.020 0.203
干皮 0.036 0.055 0.005 0.003 0.012 0.112
干材 0.088 0.072 0.020 0.009 0.011 0.200
树根 0.102 0.046 0.007 0.007 0.010 0.171
合计 0.334 0.498 0.080 0.049 0.071 1.031
4.5 树叶 0.062 0.280 0.014 0.009 0.016 0.381
树枝 0.100 0.110 0.050 0.041 0.020 0.321
干皮 0.046 0.089 0.016 0.005 0.016 0.172
干材 0.127 0.103 0.022 0.020 0.023 0.295
树根 0.128 0.043 0.013 0.006 0.012 0.202
合计 0.464 0.625 0.114 0.080 0.088 1.371
3.4　微量元素生物循环特征
生物循环是指营养元素由植物—凋落物—土壤 —植物的
循环流动过程。从表 5可见 , 1.5、 2.5、3.5和 4.5年生厚荚相
思人工林 5种微量元素的吸收量分别为 1.422、 3.788、 4.506
和 4.792kg· hm-2·a-1 ,其中存留量分别为 0.959、1.070、1.031
和 1.357kg· hm-2· a-1 ,归还量分别为 0.463、 2.709、 3.474
和 3.435kg· hm-2· a-1 , 前者随林龄增长呈增大趋势 , 但所
增加的幅度均不大 , 后者则随林龄的增长呈先增加(1.5 ～ 3.5
a)后平稳(3.5 ～ 4.5a)趋势。不同林龄厚荚相思林微量元素
归还量的大小排列次序均为 Mn>Fe>Zn>B>Cu。
不同林龄厚荚相思林微量元素的年吸收量依次为 1.422、
3.778、 4.50 6和 4.792kg· hm-2· a-1 ;年归还量分别为
0.463、2.709、3.474和 3.435kg· hm-2· a-1;年存留量分别
为 0.959、1.070、1.031和 1.357kg· hm-2· a-1;利用系数分
别为 0.989、1.413、1.248和 0.785,循环系数分别为 0.326、0.717、
0.771和 0.717;周转期分别为 3.107、0.987、1.039和 1.796a。
4　结论与讨论
厚荚相思人工林各器官微量元素质量分数 , 因生理功能
不同和元素不同而存在较大差异 ,同一器官也因林龄不同其
微量元素质量分数也存在一定差异。林木中各器官以树叶最
高 ,其次是树根 、树枝和干皮 , 干材最低。与马占相思人工林
相似 ,不同林龄厚荚相思人工林各器官微量元素质量分数均
以 Mn或 Fe最高 , 其次是 Zn和 B, Cu最低 , 这既反映厚荚相
思微量元素的吸收和积累特点 , 同时也与林地土壤微量元素
分布特点(即富含 Fe、Mn,而 B、Cu较低)密切相关。
32 　　　　　　　　　　　东　北　林　业　大　学　学　报　　　　　　　　　　　　　　　第 37卷
表 5　厚荚相思人工林微量元素的生物循环
林龄 /
a 元素
贮存量 /
kg· hm-2
吸收量 /
kg· hm-2· a-1
存留量 /
kg· hm-2· a-1
归还量 /
kg· hm-2· a-1
利用
系数
循环
系数
周转时
间 /a
1.5 Fe 0.497 0.449 0.331 0.118 0.903 0.262 4.229
Mn 0.657 0.725 0.438 0.287 1.104 0.396 2.288
Zn 0.114 0.110 0.076 0.034 0.966 0.310 3.346
Cu 0.077 0.059 0.052 0.007 0.763 0.126 10.405
B 0.094 0.080 0.063 0.017 0.849 0.215 5.476
合计 1.439 1.422 0.959 0.463 0.989 0.326 3.107
2.5 Fe 0.950 1.163 0.380 0.783 1.224 0.673 1.214
Mn 1.208 2.072 0.483 1.588 1.715 0.767 0.760
Zn 0.203 0.292 0.081 0.211 1.437 0.722 0.964
Cu 0.129 0.089 0.052 0.037 0.688 0.419 3.469
B 0.184 0.163 0.074 0.090 0.888 0.550 2.049
合计 2.674 3.778 1.070 2.709 1.413 0.717 0.987
3.5 Fe 1.169 1.281 0.334 0.947 1.096 0.739 1.235
Mn 1.741 2.704 0.498 2.206 1.553 0.816 0.789
Zn 0.279 0.249 0.080 0.169 0.891 0.679 1.652
Cu 0.170 0.092 0.049 0.043 0.538 0.469 3.963
B 0.249 0.181 0.071 0.109 0.725 0.606 2.278
合计 3.609 4.506 1.031 3.474 1.248 0.771 1.039
4.5 Fe 2.089 1.373 0.459 0.914 0.658 0.665 2.286
Mn 2.812 2.753 0.618 2.135 0.979 0.775 1.317
Zn 0.514 0.354 0.113 0.241 0.688 0.680 2.136
Cu 0.360 0.133 0.079 0.054 0.370 0.405 6.677
B 0.395 0.179 0.087 0.093 0.455 0.516 4.261
合计 6.169 4.792 1.357 3.435 0.777 0.717 1.796
　　林下植物和凋落物层都是人工林生态系统的重要组成部
分 , 其中凋落物层是林地土壤有机质的主要物质库和恢复 、维
持和提高土壤肥力的重要基础 [ 2] 。厚荚相思凋落物微量元
素较丰富 , 其积累量随林龄增长而明显增大 , 至 4.5年生时占
林分微量元素积累总量达到 33.47%, 略高于相同区域的 4
年生马占相思林相似 [ 11] 。 由于不同林龄厚荚相思林的凋落
物组成均主要以树叶为主(占 90%以上), 可见其凋落物对多
数微量元素具有较强富集能力 ,这与其本身或其他树种所具
有的 N、P、K等大量元素由衰老组织向存活组织运输迁移过
程即养分再吸收或营养转移机能恰好相反 [ 22-25] 。 这似乎不
利于减少厚荚相思对环境中微量元素供应的依赖及其对贫瘠
环境的适应 , 但却有利于加快林地微量元素的循环过程 , 满足
林木生长对微量元素的需求。而保留林地凋落物 , 不管是对
加快林地大量营养元素 [ 22] , 还是微量元素的循环过程 ,满足
林木生长对各种营养元素的需要都有重要作用。
1.5 ～ 4.5年生厚荚相思林微量元素积累量为 3.749 ～
14.96 1kg· hm-2。林木微量元素年净积累量为 0.9 59 ～
1.357kg· hm-2· a-1 , 年吸收量为 1.422 ～ 4.792kg· hm-2·
a-1 , 年归还量为 0.463 ～ 3.435kg· hm-2· a-1 ,均随林龄增
加而增大;利用系数为 0.785 ～ 1.413, 随林龄增加呈抛物线
状变化;循环系数为 0.326 ～ 0.771, 其中 Fe、Mn、Zn和 Cu循
环速率远高于相近林龄的湘南低山丘岗区巨尾桉人工林 [ 6];
周转期为 0.987 ～ 1.796a,除 1.5年生外 , 2.5 ～ 4.5年生周转
期已明显小于其相应的林分实际年龄。由于厚荚相思林枝叶
及根系的生物量均较大 , 而本研究未将降水淋洗 、树干茎流淋
溶以及死根归还等估算进去 , 所以微量元素归还量和循环速
率计算结果较林分实际归还偏低 ,而周转期则与此恰好相反。
由此可见 , 与林龄相近的巨尾桉人工林相比 [ 6] , 厚荚相思人
工林不但生长快 , 归还速率也较快 , 不论是大量营养元素 [ 22]
还是微量元素 , 均具有较高的循环速率和较短周转期 , 这也是
厚荚相思具有与马占相思 [ 2, 11]相似的良好的养分自我调节和
培肥土壤 , 以及适应贫瘠环境并获得较高生产力的主要原因。
因此 , 合理经营和发展厚荚相思人工林 , 不但可以丰富我国南
方的短轮伐期造林树种 , 而且对林地土壤肥力恢复 、维持和改
善 ,提高林地生产力 ,实现人工林经营可持续发展目标都具有
重要的作用和意义。
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(上接 19页)
表 6　不同坡位人工林赤松力学性质测试
性　质
抗弯强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
抗弯弹性模量
试样
数
平均值 /
GPa
标准差 /
GPa
变异
系数
顺纹抗拉强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
顺纹抗压强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
横纹弦向抗压强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
1号标准地 22 86.10 10.262 0.119 2 17 12.52 1.289 0.073 1 19 111.40 20.326 0.182 5 43 38.40 3.985 0.103 8 42 3.50 0.462 0.132 0
2号样地材 22 93.45 13.251 0.156 6 17 13.39 2.381 0.086 5 18 115.00 23.680 0.205 9 43 48.70 4.876 0.100 1 42 5.60 0.642 0.114 6
性　质
横纹径向抗压强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
弦向抗剪强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
径向抗剪强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
弦向抗劈强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
径向抗劈强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
1号标准地 43 3.40 0.354 0.104 1 25 7.00 2.124 0.303 4 27 8.60 2.264 0.263 3 24 16.95 3.859 0.227 7 29 14.36 2.345 0.163 3
2号样地材 43 4.70 0.482 0.102 5 25 5.33 1.875 0.351 8 27 5.82 1.684 0.289 3 24 14.60 2.856 0.195 6 29 13.00 2.106 0.162 0
表 7　不同坡位木材的力学性质差异比较
1、2号标准地 抗弯强度 /MPa
抗弯弹性
模量 /GPa
顺纹抗拉
强度 /MPa
顺纹抗压
强度 /MPa
横纹弦向抗
压强度 /MPa
横纹径向抗
压强度 /MPa
弦向抗剪
强度 /MPa
径向抗剪
强度 /MPa
弦向抗劈
强度 /MPa
径向抗劈
强度 /MPa
平均值 89.78 12.95 113.20 43.55 4.55 4.05 　6.17 　7.21 15.78 13.68
坡下材与坡中材平均值之差 7.35 0.87 3.60 10.30 2.10 1.30 -1.67 -2.78 -2.35 -1.36
坡下材与坡中材差异相对值 /% 8.19 6.68 3.18 23.65 46.15 32.10 -27.07 -38.56 -14.89 -9.94
　　注:平均值之差=坡中材平均值-坡下材平均值;差异相对值 =(平均值之差 ÷坡下材与坡中材平均值)×100%。
表 8　不同坡位人工林赤松力学性质差异的方差分析
性质 离差来源
自由
度
离差平
方和
均方
差 F值 F0.05 F0.01
抗弯强 组间 1 　　609.770 　609.77 　6.26＊ 4.07 7.28
度 组内 42 4 093.360 97.46
总计 43 4 703.130
抗弯弹 组间 1 8 380.810 8 380.81 4.08＊ 4.07 7.28
性模量 组内 42 86 331.950 2 055.52
总计 43 94 712 757.000
顺纹抗 组间 1 132.460 132.46 0.19 4.11 7.40
拉强度 组内 36 24 552.420 682.01
总计 37 24 684.880
顺纹抗 组间 1 2 248.322 2 248.32 88.61＊＊ 3.95 6.94
压强度 组内 84 2 131.467 25.37
总计 85 4 379.789
弦向横 组间 1 82.780 82.78 145.08＊＊ 3.90 6.79
纹抗压 组内 82 46.790 0.57
强度 总计 83 129.560
径向横 组间 1 37.310 37.31 93.37＊＊ 3.95 6.94
纹抗压 组内 84 33.560 0.40
强度 总计 85 70.870
弦向抗 组间 组间 1.000 34.98 34.98＊＊ 7.37 4.04
剪强度 组内 组内 48.000 227.92 4.75
总计 总计 49.000 262.90
径向抗 组间 1 99.090 99.09 20.70＊＊ 4.03 7.14
剪强度 组内 52 248.960 4.79
总计 53 348.050
弦向抗 组间 1 63.730 63.73 5.08＊ 4.05 7.22
劈强度 组内 46 577.250 12.55
总计 47 640.980
径向抗 组间 1 26.680 26.68 2.58 4.01 7.11
劈强度 组内 56 578.060 10.32
总计 57 604.750
　　注:＊为 0.05水平显著;＊＊为 0.01水平显著。
3　结论
延吉市林业局帽儿山林场 20林班 39小班坡下人工林赤
松气干密度平均值 , 略高于坡中材 ,弦向 、径向和体积干缩率 ,
坡中材大于坡下材。其中 ,气干密度 、径向干缩率 、体积干缩
率差异达 0.01显著水平 , 弦向干缩率差异不显著;抗弯强度 、
抗弯弹性模量 、顺纹抗拉和抗压强度 、横纹弦向和径向抗压强
度 ,坡中材高于坡下材 , 其中顺纹抗压强度 、横纹弦向和径向
抗压强度差异达 0.01显著水平 , 抗弯强度和抗弯弹性模量差
异达 0.05显著水平 , 顺纹抗拉强度差异不显著。弦向和径向
抗剪强度 、弦向和径向抗劈力 ,坡下材高于坡中材 ,其中弦向
和径向抗剪强度差异达 0.01显著水平 , 弦向抗劈力差异达
0.05显著水平 ,径向抗劈力无显著差异。
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