全 文 ：第 28卷　第 5期 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Vol. 28　 No. 5
　 2008年 10月 Journal o f Central South Univ er sity o f Fo rest ry& Techno log y Oct. 2008　
文章编号: 1673- 923X ( 2008) 05- 0011- 05
新栽培区尾叶桉人工林营养元素积累与分配特征
何　斌 ,温远光 ,周敏毅
(广西大学林学院 ,广西南宁 530004)
摘　要: 　对广西田林县 2. 4和 4. 4年生尾叶桉人工林的 N、 P、 K、 Ca和 Mg等 5种营养元素含量、积累量、年净积累量与分配进行了
研究 .结果表明:尾叶桉不同器官营养元素含量大致为树叶 > 树皮 > 树枝 > 树根 > 树干 ;林木各器官中营养元素含量以 N最高 ,其次
是 Ca、 K和 Mg, P最低 ; 2. 4和 4. 4年生尾叶桉人工林营养元素的积累量分别为 321. 09和 760. 39 kg /hm2 ,不同器官营养元素积累量的
分配随林分年龄的增长发生变化 ;林分营养元素年净积累量分别为 133. 79和 172. 82 kg /( hm2· a) ,积累量随林分年龄的增长而明显
增大 ;同一器官各营养元素年净积累量与其营养元素积累量变化顺序一致 ,即为 N> Ca或 K> M g> P; 2个林分年龄尾叶桉人工林每
积累 1 t干物质需要 5种营养元素总量分别为 10. 01和 9. 44 kg,其中对 N的需求量最大 , P最小 .
关键词: 　森林生态学 ;尾叶桉人工林 ;营养元素 ;积累与分配 ;广西
中图分类号: 　 S718. 5　　　　文献标志码:　 A
Nutrient Accumulation and Distribution Characteristics of
Eucalyptus urophylla Plantations in New Cultivated Areas
HE Bin, WEN Yuan-guang , ZHOU Min-yi
( Sch ool of Fo res try, Guangxi Universi ty, Nanning 530004, Guangxi , China)
Abstract: A s tud y was conducted of th e concent rations , accumulation, annual n et accumulations and dis t rib ution of fiv e nut rien t
elements ( N, P, K, Ca and Mg) in 2. 4 and 4. 4-year-old Eucalyp tus urophylla plantat ions in Tianlin County, Guangxi Province. Th e
result s sh ow that the nu trient concent rat ions in th e various organs of such a tree are in the follow ing order: leaves > bark> branch
> root > s tem; that the concen tration of N is th e highest among the fiv e, follow ed by that of Ca, K and Mg wi th that of P being th e
low es t; that thei r to tal nut rien t accum ulations at tw o dif ferent s tand ages are respect ively 321. 09 k g /hm2 and 760. 39 kg /hm2and th e
dis tribu tion of such accumu lations in th ei r organs varies w i th thei r di f ferent s tand age; that th eir nu trient annual n et accumu lation,
which increases w ith the s tand age, is 133. 79 kg /( hm2· a) at th e age of 2. 4 and 172. 82 kg /( hm2· a) at th e age of 4. 4; that ch ang es
in th eir annual net accumu lation of various nu trients in a same organ accord to th ose in thei r various organ s, nam ely, N> Ca or K>
P> Mg; and that the net production of organic m at ter per ton needs N elemen t th e most and P element th e leas t and th e total amoun t
of the fiv e elements needed is resp ectively 10. 01 kg and 9. 44 kg at tw o s tand ag es.
Key words: f ores t ecology; Eucalyptus urophyl la plan tations; nut rient elemen ts; accumulat ion and dis t ribution; Guangxi
森林生态系统的养分循环是生态系统的重要功能过程之一 ,直接影响着森林的生产力 ,很大程度上制约着
森林地力变化的方向和强度 ,对林地养分平衡的维持有重要作用 [1, 2 ] . 林木营养元素的积累与分配特征是森林
营养元素生物循环最重要的内容之一 .自 20世纪 70年代以来 ,从研究林木营养积累、分布与循环 ,发展到以林
地、林木器官养分状态的诊断为基础的施肥及树种配置 ,并已取得了一些成果 [3 ] .
桉树 Eucalyptus spp .原产澳大利亚及其附近岛屿 .自 1890年引入中国 ,至今已有 110多年的栽培历史 .因
收稿日期: 2008-01-10
基金项目: 国家“九五”科技攻关专题 ( 96-007-04-06) ;国家教育部留学回国人员科研启动基金 [教外司留 ( 1997) 832 ];广西教育厅资助项目.
作者简介: 何　斌 ( 1962- ) ,男 ,广西桂平人 .副研究员 ,主要从事森林土壤和森林生态的教学和科研工作 .
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2008. 05. 023
其具有抗性强、适应性广、种植容易、速生高产、用途广泛和经济效益高等优点 ,成为世界许多国家引种和推广
的速生树种 [4, 5 ] ,也是世界上栽培最广的人工林树种 .尾叶桉 Eucalyp tusurophylla S. T. Blake原产于印尼东部
的帝汶岛及其附近岛屿 ,具有生长速度快、耐干旱和瘠薄、干形通直、材性较好等特点 ,现已成为我国南方实施
速生丰产用材林基地建设的首选桉树树种之一 [6, 7 ] .随着速生林基地建设的迅猛发展 ,其种植面积不断扩大 ,新
栽培区也不断涌现 ,广西田林县是其中的桉树新栽培区之一 .从 1996年开始 ,田林县大规模发展尾叶桉人工
林 ,至今共营造尾叶桉人工林近 5 000 hm2 ,预计到 2010年将发展到 2× 104 hm2以上 .目前 ,国内外对桉树人工
林的研究已有大量报道 [8～ 11 ] ,但有关尾叶桉人工林营养特性的研究并不多 [12～ 14 ] .为此 ,本文中拟通过对 2. 4年
生和 4. 4年生尾叶桉人工林主要营养元素含量、积累、分配进行较系统的研究 ,以揭示尾叶桉人工林生长过程
中营养元素积累特点和变化趋势 ,为西部地区尾叶桉人工林的合理管理和发展提供科学依据 .
1　研究区的自然条件及林分概况
田林县位于广西西北部 ,东经 105°27′～ 106°15′,北纬 23°58′～ 24°47′.地貌为云贵高原向东南延伸部分 ,属
都阳山系 ,东北有青龙山 ,西部有金钟山 ,南部有六韶山作外围屏障 ,造成东北、西北、西南和中部较高 ,向东南
逐渐倾斜 .境内山峦起伏 ,一般海拔 400～ 800 m ,最高峰岑皇老山海拔 2 062. 5 m.田林县气候属于亚热带季风
气候 .由于地形复杂 ,海拔变化大 ,形成了错综复杂的区域小气候 .总的特点是:热量丰富 ,气候温暖 ,雨量较丰
富 ,但季节分配和空间分布不均 .境内山地以砂页岩发育的红壤和黄红壤为主 ,海拔 800 m以下为红壤 , 800～
1 200 m为黄红壤 , 1 200 m以上为黄壤 .
研究林分是 1996年和 1998年营建的尾叶桉人工林 .造林前 ,对林地进行炼山处理 ,全垦整地 ,沿等高线种
表 1　尾叶桉人工林生物量特征
Table 1　 The stand biomass f eature of E . urophylla plantations
林龄 /a 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- 2a- 1)
2. 4 2. 52 5. 13 3. 15 15. 63 5. 66 32. 09 13. 28
4. 4 8. 37 17. 37 6. 78 36. 65 11. 42 80. 59 18. 24
植 .株行距稍有不同 , 1996年营造的林分
为 1 m× 5. 5 m , 1998年林分为 1. 5 m×
4. 0 m.造林时施基肥 300 g /株 ,造林后
当年抚育 1次 ,第 2年抚育 1次 ,并追施复
合肥 300 g /株 . 2000年 10月调查不同林
龄尾叶桉的林分特征 ,结果见表 1[7 ] .
2　研究方法
2. 1　样地选择与林分调查
在全面踏查的基础上 ,于 2000年 10月分别在 2. 4和 4. 4年生的尾叶桉人工林选择邻近分布、母岩一致、立
地条件相似且较一致林分 ,按好、中、差 3种林分类型设置面积为 400 m2的样地 ,每种类型设 3个重复 ,共设置
样地 18块 .然后对各样地林木进行每木检尺 ,实测胸径、树高和枝下高 .根据每木调查结果 ,分别在 2. 4和 4. 4
年生的尾叶桉人工林样地中选择测定生物量的林分平均木 ,其中 2. 4年生 8株 , 4. 4年生 3株 ,将样木伐倒 ,地上
部分采用分层切割法 [ 15 ] ,根系采用全挖法 ,分别测定各器官 (干材、干皮、树枝、树叶和根系 )的鲜质量 ,同时随
机抽取各器官样品 100～ 200 g ,带回室内 ,在 85℃恒温下烘干至恒质量 ,计算各器官的含水率和干质量 .然后
将样地林木各径阶的平均胸径和树高代入各器官的相对生长方程 ,求出径阶平均木的器官生物量 ,再乘以该径
阶株数 ,得到径阶器官生物量 ,将各器官的生物量累加 ,得到径阶及林分生物量 [ 7] .
2. 2　林木样品营养元素分析
在测定生物量的同时按不同器官即树叶、树枝、树皮、树干和树根分别采集混合样品 ,经粉碎过筛后待测 .
样品采用浓 H2 SO4-HCIO4消化法消煮后 ,分别采用如下方法测定 N、 P、 K含量: N用氨气敏电极法测定 [ 16] ; P
用钼锑抗比色法测定 [17 ]; K用火焰光度计法测定 [17 ] . Ca和 Mg含量采用 HClO4-HNO3消化法消煮 ,然后用原子
吸收光谱法测定 [17 ] .分析结果均为 3次测定结果的平均值 .
12 中　南　林　业　科　技　大　学　学　报 第 28卷
3　结果与分析
3. 1　营养元素含量
表 2　尾叶桉各器官营养元素含量
Table 2　 Nutrient contents in diff erent organs of E . urophylla
林龄 /a 器官 营养元素含量 /( g· kg
- 1 )
N P K Ca Mg
2. 4
树叶 11. 53 1. 05 6. 42 7. 02 2. 88
树枝 3. 38 0. 45 3. 85 3. 28 0. 79
树皮 3. 86 0. 57 2. 12 10. 92 3. 10
树干 1. 76 0. 24 1. 54 1. 16 0. 48
树根 2. 54 0. 28 1. 95 1. 74 0. 95
4. 4
树叶 10. 83 1. 31 7. 51 7. 38 3. 13
树枝 3. 24 0. 44 2. 79 2. 29 1. 02
树皮 1. 82 0. 36 1. 84 6. 39 1. 47
树干 1. 18 0. 22 1. 77 1. 22 0. 34
树根 2. 32 0. 20 2. 76 1. 42 0. 69
　　从表 2可知 ,由于生理机能不同 ,尾叶桉平
均单株中不同器官的营养元素含量相差较大 ,
并且因林龄不同而存在一定差异 ,作为同化器
官的树叶 ,它的各种营养元素含量均最高 ,而干
材以木质为主 ,其生理功能最弱 ,因而各种营养
元素含量多数也最低 ;按营养元素含量大小排
序大致是树叶> 树皮> 树枝> 树根> 树干 ;就
不同营养元素在各器官中的分布来看 ,林龄不
同 ,其不同器官的营养元素含量的排列次序基
本一致 ,即为 N> Ca或 K> Mg> P.可见 ,尾叶
桉人工林营养元素含量与分布特点与福建平和
的尾叶桉人工林 [13 ]中各器官营养元素含量的
排列次序基本一致 ,反映了该树种营养元素的累积特点 .
3. 2　营养元素积累与分配
表 3　尾叶桉人工林营养元素积累量与分配
Table 3　 Nutrients accumulation and distribution of E . urophylla
plantations
林龄 /a 器官 营养元素积累量与分配 /( kg· hm- 2)
N P K Ca Mg 合计
2. 4
树叶 29. 06 2. 65 16. 18 17. 69 7. 26 72. 83
树枝 17. 34 2. 31 19. 75 16. 83 4. 05 60. 28
树皮 12. 16 1. 80 6. 68 34. 40 9. 77 64. 80
树干 27. 51 3. 75 24. 07 18. 13 7. 50 80. 96
树根 14. 38 1. 58 11. 04 9. 85 5. 38 42. 22
合计 100. 44 12. 09 77. 71 96. 89 33. 95 321. 09
4. 4
树叶 90. 65 10. 96 62. 86 61. 77 26. 20 252. 44
树枝 56. 28 7. 64 48. 46 39. 78 17. 72 169. 88
树皮 12. 34 2. 44 12. 48 43. 32 9. 97 80. 55
树干 43. 25 8. 06 64. 87 44. 71 12. 46 173. 35
树根 26. 49 2. 28 31. 52 16. 22 7. 65 84. 17
合计 229. 01 31. 40 220. 19 205. 80 73. 99 760. 39
表 4　尾叶桉人工林林分营养元素年净积累量
Table 4　 Annual net accumulation of nutrients of E . urophylla plantations
林龄 /a 器官 营养元素年净积累量 / (k g· hm- 2a- 1)
N P K Ca Mg 合计
2. 4
树叶 12. 11 1. 10 6. 74 7. 37 3. 02 30. 35
树枝 7. 22 0. 96 8. 23 7. 01 1. 69 25. 12
树皮 5. 07 0. 75 2. 78 14. 33 4. 07 27. 00
树干 11. 46 1. 56 10. 03 7. 55 3. 13 33. 73
树根 5. 99 0. 66 4. 60 4. 10 2. 24 17. 59
合计 41. 85 5. 04 32. 38 40. 37 14. 15 133. 79
4. 4
树叶 20. 60 2. 49 14. 29 14. 04 5. 95 57. 37
树枝 12. 79 1. 74 11. 01 9. 04 4. 03 38. 61
树皮 2. 80 0. 55 2. 84 9. 85 2. 27 18. 31
树干 9. 83 1. 83 14. 74 10. 16 2. 83 39. 40
树根 6. 02 0. 52 7. 16 3. 69 1. 74 19. 13
合计 52. 05 7. 14 50. 04 46. 77 16. 82 172. 82
　　表 3表明 , 2. 4和 4. 4年生尾叶桉人
工林 5种营养元素积累总量分别为 321.
09和 760. 39 kg /hm2 ,随着林龄增加而
增大 ,表现出与林分生物量相同的变化
规律 .由于不同林龄尾叶桉人工林各器
官的生物量不同 ,各器官营养元素含量
差别又比较大 ,因此 ,不同林龄各器官营
养元素积累量及其分配存在较大的差
异 , 2. 4年生为树干 > 树叶 > 树皮> 树
枝> 树根 , 4. 4年生则为树叶> 树干>
树枝> 树根> 树皮 .表明两个林龄尾叶
桉人工林营养元素积累量主要集中在树
叶和干材中 ,树根和树皮所占比例较小 .
从不同林龄各器官营养元素积累量看 ,
均表现为 N最多 ,分别为 100. 44和 229.
01 kg /hm
2
,占林分营养元素积累量的
31. 28%和 30. 12% , P最少 ,仅占 3. 76%
和 4. 13% ,与相近林龄的福建平和尾叶
桉 [13 ]和广东雷州刚果桉人工林 [18 ]基本
一致 ,说明不同区域的尾叶桉人工林对
N均具有较强的富集能力 .
3. 3　营养元素的年存留量
林分的营养元素积累速率即年净积
累量 ,是指植物各器官在单位时间 ( 1 a )
内积累的营养元素总量 .以林木年平均
生物量作为净生产力的指标 ,求出尾叶
13第 5期 何　斌等:新栽培区尾叶桉人工林营养元素积累与分配特征
桉人工林营养元素的年净积累量即养分的积累速率 .结果表明 (见表 4) , 2. 4年生和 4. 4年生尾叶桉人工林 5种
营养元素年存留量 (年净积累量 )分别为 133. 79和 172. 82 kg /( hm2· a) ,表现出随林龄增长而增加的趋势 .尾
叶桉人工林不同器官营养元素年存留量与各器官营养元素积累量变化顺序相同 ,不同林龄尾叶桉人工林中各
营养元素中均以 N的积累速率最大 ,其次是 K、 Ca和 Mg , P的积累速率最小 .
3. 4　营养元素的利用效率
养分利用效率是指森林生态系统每生产 1 t生物量所需的养分元素的量 ,它反映了树木对养分环境的适应
状况和利用状况 ,营养元素的使用效率越高 ,生产一定量地上部分干物质消耗的营养元素量越少 .从表 5可知 ,
2. 4和 4. 4年生尾叶桉人工林每积累 1 t干物质需 N、 P、 K、 Ca和 Mg等营养元素的量为 10. 01和 9. 44 kg ,呈现
随 林龄增长而减少的趋势 ,而从尾叶桉人工林对各营养元素的利用效率的大小看 ,每积累 1 t干物质所需要的
不同营养元素均随林龄的增长而略有变化 , 2. 4年生为 Ca> N> K> Mg> P, 4. 4年生则为 K> N> Ca> M g>
P,表明尾叶桉对各元素的利用效率以 P、 Mg较高 , K、 N和 Ca均较低 .
表 5　不同树种每生产 1 t干物质所需的养分元素量
Table 5　Nutrient needs per product ion of 1 ton dry material of diff erent tree species
树种 林龄 /a 生物量
/( t· hm- 2 ) 养分贮存量/ ( kg· hm- 2 ) N含量/kg P含量/kg K含量/k g Ca含量/kg Mg含量/kg 合计/kg 数据来源
尾叶桉 2. 4 32. 09 321. 09 3. 13 0. 38 2. 42 3. 02 1. 06 10. 01 本文
尾叶桉 4. 4 80. 59 760. 38 2. 84 0. 39 2. 73 2. 55 0. 92 9. 44 本文
厚荚相思 2. 5 28. 70 293. 04 6. 49 0. 20 0. 89 2. 26 0. 37 10. 21 文献 [19 ]
马占相思 4 63. 06 752. 66 6. 94 0. 15 1. 25 2. 78 0. 38 11. 50 文献 [16 ]
马尾松 8 32. 00 460. 20 5. 05 0. 59 5. 23 3. 00 0. 51 14. 39 文献 [3 ]
杉　木 10 73. 53 854. 65 4. 22 0. 38 2. 63 3. 43 0. 96 11. 62 文献 [18 ]
4　结论与讨论
尾叶桉人工林不同器官的营养元素含量因器官不同和林龄不同而存在差异 ,林木各器官营养元素含量以
树叶含量最高 ,其次是树根、树枝和树皮 ,干材最低 .营养元素在各器官中含量均以 N最高 ,其次是 Ca、 K和 Mg ,
P最低 .
2. 4和 4. 4年生尾叶桉人工林 5种营养元素积累量分别为 321. 09和 760. 38 kg /hm2 .随着林木的生长 ,林木
不同器官营养元素积累量的分配发生变化 ,树冠 (枝叶 )营养元素积累量随林龄增长而增加 ,树干 (干材和树皮 )
则呈现相反的变化趋势 ,与相近林龄福建平和尾叶桉人工林 [13 ]和广东雷州刚果桉人工林 [18 ]所表现出的树干
(干材和干皮 )营养元素积累量远大于树叶的情况存在较大的差异 ,这既与当地尾叶桉人工林的高枝叶率密切
相关 ,同时也在一定程度上反映了该种植区尾叶桉人工林营养元素积累与分配特点 .由于该栽培区尾叶桉人工
林树干营养元素积累量所占比例并不很高 ,考虑到目前尾叶桉人工林的砍伐林龄为 5～ 7 a,而在砍伐 (主伐或
间伐 )时如仅利用树干 (而把其它采伐剩余物留在林地 )所造成营养元素输出不很大 ,因而对林地生产力的影响
也较小 .
2. 4和 4. 4年生尾叶桉人工林营养元素年净积累量分别为 133. 79和 172. 82 kg /( hm2· a) .尾叶桉人工林
每生产单位数量乔木层干物质需营养元素均随林龄的增加而减少 ,低于相近区域广西武宣县禄峰山林场的马
尾松人工林 [2 ]和湖南会同的杉木人工林 [ 20] ,也略低于相近林龄并同为短轮伐期人工林的马占相思 [16 ]和厚荚相
思人工林 [19 ] .可见 ,该栽培区尾叶桉人工林具有较高的营养元素利用效率 .由于本文中没有进行年凋落物归还
量试验 ,所以未能对该新栽培区尾叶桉人工林营养元素年循环系数和周转时间进行评价 ,但从尾叶桉人工林的
生长与凋落物特性以及笔者的调查发现 ,尾叶桉人工林生长过程中凋落物一般较少 ,凋落叶所占比例不很高
(约占 60% ) ,养分回归量较少 ,加上管理过程中受到人为干扰 (如抚育铲草等 )较大的影响 ,林下植被发育程度
较差 ,并以耐瘠薄草本类植物为主 ,造成尾叶桉人工林的自肥能力较差 .因此 ,在尾叶桉人工林经营管理过程
中 ,如何通过采取合理栽培管理措施 ,保留和发展林下植被和凋落物层 [14 ] ,改善林地环境 ,并通过外部输入养
分 ,或者采用桉树与固氮树种如相思树混交 [ 21, 22]方式进行经营 ,这对于防止或减缓地力衰退 ,提高土壤肥力 ,
维持和提高尾叶桉人工林生物生产力 ,促进尾叶桉人工林的可持续发展 ,都具有极其重要的作用 .
14 中　南　林　业　科　技　大　学　学　报 第 28卷
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[本文编校:谢荣秀 ]
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[本文编校:吴　毅 ]
15第 5期 何　斌等:新栽培区尾叶桉人工林营养元素积累与分配特征