全 文 ：书第 40 卷 第 12 期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol． 40 No． 12
2012 年 12 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Dec． 2012
1) 国家自然科学基金项目(31160152) ;广西科学研究与技术开
发计划课题( 桂科攻11194008) 和广西重大林业科技项目( 桂林科字
2010－06)。
第一作者简介: 韦善华，男，1959 年 11 月生，广西高峰林场，高
级工程师。
通信作者:何斌，广西大学林学院，研究员。E－mail:hebin125@
sina． com。
收稿日期:2011 年 11 月 2 日。
责任编辑:潘 华。
速生阶段灰木莲人工林营养元素积累及其分配格局1)
韦善华 何 斌 魏国余 罗柳娟 覃祚玉 刘 莉 刘红英
( 广西高峰林场，南宁，530001) ( 广西大学) ( 广西高峰林场) ( 广西大学)
摘 要 通过野外调查和实验室分析，研究了广西南宁市速生阶段(10 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)的质量分数、积累及其分配特征。结果表明:(1)灰木莲不同器官的营养元素质
量分数大致为树叶＞树皮＞树枝＞树根＞树干;各器官大量元素质量分数大致以 N 最高，其次是 Ca 或 K，Mg 和 P 最
低;微量元素质量分数则以 Mn或 Fe最高，Zn次之，Cu最低。(2)灰木莲人工林营养元素积累总量为 999． 32 kg /
hm2，其中乔木层的营养元素积累量为 858． 58 kg /hm2，占林分营养元素积累总量的 85． 91%，凋落物层营养元素积
累量为 140． 48 kg /hm2，占总积累量 14． 06 %。(3)灰木莲人工林营养元素年净积累量为 85． 83 kg /(hm2·a) ，各器
官营养元素年净积累量排列顺序为树干＞树叶＞树皮＞树根＞树枝。(4)灰木莲人工林每积累 1 t干物质需要 5 种大
量元素 8． 94 kg，其营养元素利用效率明显高于马尾松和杉木人工林。
关键词 灰木莲人工林;营养元素;积累;分配
分类号 S158． 3
Accumulation and Distribution of Nutrients in Manglietia glauce Plantation at Fast Growing Stage /Wei Shanhua
(Gaofeng Forest Farm of Guangxi Province，Nanning 530001，P． R． China) ;He Bin(Guangxi University) ;Wei Guoyu
(Gaofeng Forest Farm of Guangxi Province) ;Luo Liujuan，Qin Zuoyu，Liu Li，Liu Hongying(Guangxi University)/ /
Journal of Northeast Forestry University． －2012，40(12)． －36 ～ 39
Contents，accumulation and distribution of nutrient elements (N，P，K，Ca，Mg，Fe，Mn，Zn and Cu)in a 10-year-
old Manglietia glauce plantation in Nanning，Guangxi were studied at fast growing stage based on field investigation and lab
analysis． Results showed that the nutrient content in the leaves of M． glauce was the highest，followed by bark，branch，
root，and trunk． Concentration of N was the highest，K or Ca ranked second，Mg and P were the lowest in macro-ele-
ments;while Mn and Fe were the highest，Zn ranked second，and Cu was lowest in micro-elements． The total accumula-
tion of 9 elements in the plantation was 999． 32 kg /hm2，of which the tree layer was 858． 58 kg /hm2(accounting for 85． 91%) ，
and litter layer was 140． 48 kg /hm2(14． 06%)． The annual net accumulation of nutrient elements of M． glauca plantation
was 85． 83 kg /(hm2·a) ，and the sequence of the nutrient accumulation in different parts of the tree was stem＞leaf＞
bark＞root＞branch． The net production of organic of forest per ton needs 8． 94 kg of macro-elements，and the nutrient
utilization efficiency of M． glauce plantation was evidently higher than that of Pinus massoniana and Cunninghamia lanceo-
lata plantations．
Keywords Manglietia glauce plantations;Nutrient elements;Accumulation;Distribution
林木营养元素的含量、积累与分配特征是森林
营养元素生物循环最重要的研究内容之一，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 glauca) 属木兰科常绿阔叶树种，原产于
越南、印度尼西亚等东南亚国家，适生于南亚热带地
区，是国家一级保护、濒危植物。具有适应性较强，
生长快，干形通直等特点，木材可作纤维纸浆、建筑
装饰和家具制作用材等，而且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和滞尘作
用［3－4］，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［4－6］，成为我国引种成功的外来珍贵优良树种之
一，具有广阔的发展前景［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、苗木培育及生长表现等方面［5－10］，至今未见有
关灰木莲人工林的营养元素方面研究的报道。为
此，本文通过对广西南宁市速生阶段(10 年生) 灰木
莲人工林营养元素质量分数、积累量及其分配特征
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 研究区概况
研究区位于广西南宁市北郊，属南亚热带季风气
候带，年平均气温 21． 8 ℃，极端最高气温 40 ℃，≥10
℃年积温约 7 200 ℃，年平均降水量约 1 350 mm，降
水多集中在 5—9月，相对湿度大约 79%，年日照时
数 1 450 ～ 1 650 h。调查样地均位于山坡中部，海拔
高度约 200 m，坡向为南坡，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 70 cm
以上。
试验地前茬林分均为杉木(Cunninghamia lan-
ceolata) 纯林，于2001 年 12 月采伐，经炼山整地后，
于 2002 年 4 月份用 1 年生灰木莲实生苗定植。调
查时灰木莲人工林林相整齐，保留密度为 1 416 株 /
hm2，郁闭度 0． 8，平均树高 12． 9 m，平均胸径 14． 5
cm。由于林分郁闭度较大，加上人为干扰较强等原
因，林下灌木和草本很少，零星分布有杜茎山(Mae-
sa japonica)、糙叶榕(Ficus irwasana)、毛桐(Mallotus
barbatus)、盐肤木(Rhus chinenswas)、鸭脚木(Schef-
flera octophylla) 等灌木以及华南毛蕨(Cyclosorus
parasiticus)、半边旗(Pterwas semipinnata)、山菅兰
(Dianella ensifolia)、黄茅草(Nwerenga falla)、五节
芒(Miscanthus floridulu) 等草本植物，平均高度不足
20 cm，覆盖度不足 1%，凋落物层较厚，以灰木莲落
叶为主，厚度可达 3 ～ 5 cm。
2 研究方法
2． 1 标准地的设置与样木生物量测定
在林分中选择代表性地段，设置 400 m2(20 m×
20 m) 的标准地3 块，然后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 5 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，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) 采用全根挖
掘法，按细根( 根径＜0． 5 cm)、中根( 根径0． 5 ～ 2． 0
cm)、粗根( 根径≥2． 0 cm) 和根蔸分别称鲜质量［2］，
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。
2． 2 凋落物测定
由于灰木莲人工林的郁闭度较高，加上人为干
扰大( 主要是抚育除灌草) ，林下草本层及灌木层的
生物量极少，对整个林分的生物量影响甚微，故本研
究不做探讨。凋落物生物量测定的方法如下: 在每
个标准地内各设置 5 个面积为 1 m×1 m小样方。然
后采用样方收获法，测定样方内凋落物层生物量，同
时取样测定含水率和干质量，计算凋落物现存量。
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 质
量分数采用浓 H2SO4－HClO4 消化法消煮后，N 用氨
气敏电极法测定［11］，P 用钼锑抗比色法测定，K 用
火焰光度计法测定;Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn质量分数
采用 HClO4－HNO3 消化法消煮，然后用原子吸收光
谱法测定［12］。
3 结果与分析
3． 1 营养元素质量分数
从表 1 可见，灰木莲不同器官的营养元素质量
分数相差较大。作为同化器官的树叶，其生长周期
较短，是合成有机物质的主要场所，也是代谢最活跃
的器官，需要大量的营养元素向其输送来满足其生
长和代谢的需要，所以树叶的营养元素质量分数最
高。而树干主要以木质为主，是地上部分与地下部
分水分运输的重要场所，生理功能较弱，大多数养分
已被消耗或转移，所以元素质量分数最低。按各器
官营养元素质量分数排序大致是:树叶＞树皮＞树枝＞
树根＞树干。而在根系各组分中，呈现出随根系直径
的增加营养元素质量分数下降的趋势，表明灰木莲
根系越小，其对各种营养元素的富集能力也最强。
表 1 灰木莲人工林营养元素质量分数 g·kg－1
组 分
N /
10－3
P /
10－3
K /
10－3
Ca /
10－3
Mg /
10－3
Cu /
10－6
Zn /
10－6
Fe /
10－6
Mn /
10－6
树 叶 16． 00 1． 53 8． 91 11． 62 2． 08 15． 01 20． 20 130． 14 929． 97
活 枝 5． 15 0． 52 1． 99 1． 70 0． 77 4． 25 6． 58 57． 64 255． 64
枯 枝 4． 02 0． 23 0． 53 2． 06 0． 76 3． 88 12． 07 56． 79 285． 25
树 皮 9． 82 0． 91 4． 46 4． 23 1． 04 3． 22 21． 02 82． 19 298． 18
树 干 2． 43 0． 23 1． 06 0． 84 0． 26 3． 11 7． 52 24． 34 189． 43
根 蔸 4． 36 0． 30 1． 68 0． 76 0． 18 1． 34 7． 52 121． 42 156． 88
粗 根 5． 56 0． 44 2． 66 0． 89 0． 27 1． 93 7． 09 171． 56 160． 53
中 根 6． 04 0． 53 4． 13 1． 00 0． 50 1． 99 5． 97 275． 56 153． 15
细 根 8． 65 0． 65 5． 85 1． 20 0． 96 4． 55 10． 94 398． 39 158． 83
凋落物 7． 35 0． 37 1． 09 5． 60 0． 75 6． 36 18． 78 194． 42 410． 74
灰木莲不同器官的大量元素质量分数均以 N
为最高，其次是 Ca或 K，最低是 P 或 Mg。微量元素
质量分数则以 Mn 或 Fe 最高，其次是 Zn，Cu 最低。
就不同营养元素在各器官中的分布而言，作为细胞
壁主要构成元素之一的钙，主要集中于树叶、树皮等
器官和组织中，因此其在树叶中的质量分数最高，其
次是树皮;Mg 是叶绿素的主要构成元素，因而其树
叶中的质量分数最高;Fe对叶绿体的构造和叶绿素
的合成有着极其重要的作用，而由于林地土壤为强
酸性富铝化土壤，土壤中游离态的 Fe 离子多，根系
尤其是细根对其有很强的富集作用，因此，Fe 元素
在树叶和根系中的质量分数均较高，而在除根蔸外
的其它根系中含量甚至高于树叶。
灰木莲人工林凋落物营养元素质量分数与乔木
层元素含量的排列次序基本一致，即:N＞Ca＞K＞Mg＞
P＞Mn＞Fe＞Zn＞Cu。但与灰木莲各器官相比，凋落物
层各元素质量分数除低于树叶、树皮外，多数高于其
73第 12 期 韦善华等:速生阶段灰木莲人工林营养元素积累及其分配格局
他组分营养元素含量。表明灰木莲人工林凋落物的
营养元素比较丰富，在养分循环与利用中起着重要
的作用，是灰木莲人工林生态系统不可缺少的组成
部分。
3． 2 营养元素积累量及其分配
从表 2 可知，10 年生灰木莲人工林营养元素积
累量为 999． 32 kg /hm2，其中乔木层营养元素积累量
为 858． 55 kg /hm2，所积累的营养元素占整个林分的
85． 91%。由于林木各组分的生物量不同，各器官营
养元素含量也存在一定的差异，因此，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。按营养元素积累量排列顺序为树干＞树叶＞树
皮＞树根＞树枝。从乔木层各种营养元素积累量看，
大量元素以 N 的积累量最多，为 404． 763 kg /hm2，
占乔木层元素积累量的 47． 14%;K 的积累量为
180． 71 kg /hm2，占乔木层元素积累量 21． 05%，而
Ca的积累量为 163． 26 kg /hm2，占 19． 02%;Mg积累
量(44． 59 kg /hm2) ，P 的积累量(36． 35 kg /hm2) 分
别仅为乔木层积累量的 5． 19%、4． 23%。微量元素
以 Mn积累量(22． 22 kg /hm2) 最高，占乔木层元素
积累量 2． 59%。
表 2 灰木莲人工林营养元素积累和分配 kg·hm－2
器 官 N P K Ca Mg Cu Zn Fe Mn 小计
树 叶 70． 89 6． 78 39． 48 51． 51 9． 23 0． 07 0． 09 0． 58 4． 12 182． 75
树 枝 61． 29 5． 30 18． 62 23． 84 9． 90 0． 05 0． 11 0． 74 3． 47 123． 32
树 干 133． 54 12． 58 58． 21 46． 34 14． 39 0． 17 0． 41 1． 34 10． 40 277． 38
树 皮 70． 22 6． 49 31． 88 30． 24 7． 43 0． 02 0． 15 0． 59 2． 13 149． 15
树 根 68． 82 5． 20 32． 52 11． 33 3． 65 0． 02 0． 10 2． 20 2． 10 125． 94
凋落物 65． 53 3． 32 9． 72 49． 88 6． 71 0． 06 0． 17 1． 73 3． 66 140． 78
总 计 470． 29 39． 67 190． 42 213． 14 51． 30 0． 39 1． 03 7． 18 25． 88 999． 32
3． 3 营养元素年净积累量
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。本文以林分年平均净生产力作为净生产
力的估算指标，计算出灰木莲林养分元素的年净积
累量。从表 3 可以看出，10 年生灰木莲人工林营养
元素年净积累量为 85． 83 kg /(hm2·a) ，其中以树
干的年净积累量最高，为 27． 73 kg /(hm2·a) ，占林
分年净积累量的 32． 31%，树叶、树皮、树根和树枝
的年净积累量分别占乔木层年净积累量的
21． 30%、17． 37%、14． 66%和 14． 36%。不同器官
大量元素积累速率均以 N最大，为 40． 47 kg /(hm2·
a) ，占大量元素年净积累量的48． 79%，P 最小，为
3． 64 kg /(hm2·a) ，仅占4． 39%; 微量元素积累速
率以 Mn最达，为 2． 22 kg /(hm2·a) ，占微量元素年
净积累量的 76． 82%，Cu 最小，为 0． 04 kg /(hm2·
a) ，仅占1． 36%。
表 3 灰木莲人工林营养元素年积累量 kg·hm－2·a－1
器官 N P K Ca Mg Cu Zn Fe Mn 小计
树叶 7． 09 0． 68 3． 95 5． 15 0． 92 0． 01 0． 01 0． 06 0． 41 18． 28
树枝 6． 13 0． 53 1． 86 2． 38 0． 99 0． 01 0． 01 0． 07 0． 35 12． 33
树干 13． 35 1． 26 5． 82 4． 63 1． 44 0． 02 0． 04 0． 13 1． 04 27． 73
树皮 7． 02 0． 65 3． 19 3． 02 0． 74 0 0． 02 0． 06 0． 21 14． 91
树根 6． 88 0． 52 3． 25 1． 13 0． 36 0 0． 01 0． 22 0． 21 12． 58
合计 40． 47 3． 64 18． 07 16． 31 4． 45 0． 04 0． 09 0． 54 2． 22 85． 83
3． 4 营养元素利用效率
营养元素利用效率反映了树木( 植物) 对养分
环境的适应和利用状况，目前在森林养分研究中应
用较多的是 Chapin指数，即以植物生物量与植物养
分贮量之比值作为养分利用效率［13］。考虑到目前
国内未见有对林木微量元素利用效率的报道，故本
文仅对灰木莲进行 N、P、K、Ca 和 Mg 5 种大量元素
利用效率的分析，同时与相近年龄的马尾松［14］、杉
木［15］和秃杉［16］相比较。从表 4 可以看出，灰木莲
每生产 1 t干物质所需 5 种大量元素为 8． 94 kg，而
就不同元素的利用效率而言，以 P、Mg 最高，其次
Ca和 K，N最低，与马尾松、杉木和秃杉林的研究结
果基本一致。
表 4 不同林分的营养元素利用效率比较
树种
林龄 /
a
生物量 /
t·hm－2
营养元素积累量 /
kg·hm－2
大量元素 /kg·t－1
N P K Ca Mg 合计
数据来源
灰木莲 10 92． 76 829． 68 4． 36 0． 39 1． 95 1． 76 0． 48 8． 94 本文
马尾松 8 32． 00 460． 20 5． 05 0． 59 5． 23 3． 00 0． 51 14． 39 文献［16］
杉 木 10 73． 53 854． 65 4． 22 0． 38 2． 63 3． 43 0． 96 11． 62 文献［17］
秃 杉 8 60． 17 535． 28 2． 81 0． 42 2． 69 2． 87 0． 18 8． 97 文献［18］
4 结论与讨论
灰木莲人工林各营养元素含量因器官不同而存
在差异，树叶的营养元素含量最高，树干则最低。不
同器官营养元素含量大致为树叶＞树皮＞细根＞中根＞
粗根＞活枝＞枯枝＞根蔸＞树干。灰木莲各器官大量
元素的含量均以 N 元素最高，其次是 Ca、K、Mg，P
最低;微量元素含量则以Mn或 Fe最高，其次是 Zn，
Cu最低，其中树叶、树枝中不同元素质量分数与黑
木相思［2］、秃杉［16］和红松人工林［14］基本一致，表现
出不同树种对营养元素的吸收和积累具有相似性。
10年生灰木莲人工林营养元素积累量为 999． 32
kg /hm2，其中乔木层营养元素积累量为 858． 55 kg /
hm2，不同器官按营养元素积累量大小排序为树干＞
83 东 北 林 业 大 学 学 报 第 40 卷
树叶＞树皮＞树根＞树枝。从乔木层不同营养元素积
累量看，以 N的积累量最多，为 404． 763 kg /hm2，占
乔木层元素积累量的 47． 14%，表明灰木莲具有较
强的 N吸收能力，所以在林木生长的早期，适时合
理地补充 N肥，可能对促进林木的生长会有良好的
效果;其他营养元素积累量次序为K＞Ca＞Mg＞P＞Mn＞
Fe＞Zn＞Cu。
灰木莲人工林凋落物层营养元素积累量为
140． 48 kg /hm2，其占林分营养元素积累量的比例
(14． 06%) 不很高，但却是改善林地土壤肥力性状
的基础，由于灰木莲人工凋落物主要是比较容易分
解的灰木莲落叶，难分解的树枝等所占比例较小，因
而有利于加快了林地土壤的养分循环，缩短营养元
素的周转时间。
10 年生灰木莲人工林乔木层营养元素年净积
累量为 85． 83 kg /(hm2·a) ，每生产1 t 干物质所需
N、P、K、Ca 和 Mg 5 种大量元素为 8． 94 kg，明显低
于相近区域广西武宣县禄峰山林场 8 年生马尾松人
工林［14］和湖南会同 10 年生杉木人工林［15］，与相近
区域的 9 年生秃杉人工林［16］基本一致，表明灰木莲
对这 5 种大量元素的利用效率较高。不同营养元素
利用效率以 P、Mg最高，其次 Ca 和 K，N 最低，这也
进一步表明在灰木莲营林过程中适当增施 N 肥，可
能会对提高 N的利用效率，促进林木生长起到积极
作用。而从调查中发现，受林分密度较大、郁闭度高
以及人为干扰( 如抚育铲草等) 的影响，灰木莲人工
林林下植被发育程度较差，虽然林地现存凋落物量
较大，养分回归量也较大，但不利于维持和提高林下
植物的多样性，也不利于加快林地土壤的养分循环。
因此，在灰木莲人工林速生阶段通过间伐适当降低
林分密度，不但有利于增加林分的透光强度和营养
空间，促进林木的生长发育，而且对提高林下植物的
多样性，加快林地土壤的养分循环，从而提高灰木莲
人工林的经济效益和生态效益，实现珍稀名贵树种
的永续保存和高效利用都具有重要的作用。
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(上接 35 页) 根，所以根系部分的储碳密度还有待
进一步研究。
参 考 文 献
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