全 文 ：Vol. 33 No. 4
Apr. 2013
第 33卷 第 4期
2013年 4月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
收稿日期：2012-11-28
基金项目：国家“十二五”科技支撑项目（2011BAD38B0204）；教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-10-0151）；长沙市科技
局项目（K1003009-61）；中南林业科技大学青年科学研究基金重点项目（QJ2010008A）
作者简介：郑 威（1982-），男，河南安阳人，博士研究生，主要从事城市生态学研究
通讯作者：闫文德（1968-），男，甘肃武威人，教授，博导，主要从事生态学研究；E-mail：csfuywd@hotmail.com
氮素是植物体的基本构成元素之一，在植物
生理过程中有着重要作用 [1]。氮素与植物光合作
用密切相关，叶绿体是叶片中氮素的主要归宿 [2]，
Rubisco等与光合作用相关蛋白质的合成也与氮素
供应相关 [3]。因此，可假定施氮可增加氮素缺乏
生态系统的光合作用，从而增加森林生物量。
热带、亚热带地区是全球碳储量的主要集中
地区。在中纬度及高纬度生态系统中，已有研究
表明氮有效性能直接控制陆地碳摄取和流失 [4]，
但在低纬度的生态系统中相关研究较少。亚热带
森林生态系统中，净初级生产力 NPP的营养调节
规律可能与温带生态系统不一致。因为许多低纬
度热带森林岩石发育成熟，含有相对丰富的 N元
素，而中纬、高纬地区森林表现为氮素缺乏 [5]。
我国亚热带地区面积广大、森林多样性高，
是我国陆地碳循环的重要组成部分。中南地区亚
热带森林氮沉降非常严重，许多森林已超过欧洲
森林氮饱和临界值（25 kg·hm-2a-1）[6]。额外的氮输
氮添加对樟树林生长的影响
郑 威 1,2，闫文德 1,2，梁小翠 1,2，张 超 1,2，赵亮生 1,2
（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.南方林业生态应用技术国家工程实验室，湖南 长沙 410004）
摘 要：采用人工氮添加试验，研究樟树林生长对不同氮添加水平（CK，0 g·m-2a-1；低氮 LN，5 g·m-2a-1；中氮
MN，15 g·m-2a-1；高氮 HN，30 g·m-2a-1）的响应。结果表明：施氮处理促进了樟树林的胸径生长，LN、MN和
HN处理的胸径生长率分别高出 CK处理 5.29%、4.82%和 14.10%。氮添加对树高生长的影响表现为正效应。随
着氮添加水平的增加，其对树高生长率的促进作用有微弱增加，LN、MN和 HN处理林分胸径生长率分别高出
CK处理，7.69%、8.23%和 10.66%。施氮处理能明显促进低径阶林木的生长率，但对于中径阶林木起抑制作用。
施氮处理增加了土壤中有效氮含量，LN、MN和 HN处理土壤中总有效氮含量分别高出对照 8.47%、31.60%和
28.13%。
关键词：樟树；生长率；氮添加处理；土壤有效氮含量
中图分类号：S792.23 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2013)04-0034-04
Effect of nitrogen addition on tree growth in subtropical Cinnamomum
camphora forest
ZHENG Wei1,2, YAN Wen-de1,2, LIANG Xiao-cui1,2, ZHANG Chao1,2, ZHAO Liang-sheng1,2
(1. Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China;
2. National Engineering Lab. for Applied Technology of Forestry & Ecology in South China, Changsha 410004, Hunan, China)
Abstract: By using a manual nitrogen addition method, the responses of growth Cinnamomum camphora forest growth to different
nitrogen addition levels [CK, 0 g·m-2a-1; 5 g·m-2a-1(low nitrogen); 15 g·m-2a-1 (middle nitrogen); 30 g·m-2a-1(high nitrogen)]. The results
indicate that the nitrogen addition stimulated the growth of diameter at bread height(DBH), the growth rate of DBH in LN, MN and HN
plots were higher than that in CK plots separately by 5.29%, 4.82% and 14.10, the nitrogen addition with different levels had the positive
effects on height growth of the trees; As the increase of nitrogen addition levels, the height growth rates have small increment, the DBH
growth rates of LN, MN and HN plots were higher than that of the control’s separately by 7.69%, 8.23% and10.66%, this showed that
the nitrogen addition has an obvious enhancement for low diameter class trees, and had a negative effect on medium diameter class trees;
the nitrogen addition treatments increased the content of available nitrogen in soil, the contents of available nitrogen in LN, MN and HN
plots were higher than that in control plot by 8.47%, 31.60% and 28.13%.
Key words: Cinnamomum camphora; growth rate; nitrogen inclution treatments; contents of soil available nitrogen
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入会给生态系统带来多种负面影响，对森林生态
系统的碳平衡造成影响 [7]。
本研究采用人工施氮实验设计，研究氮输入
升高条件下亚热带樟树林 Cinnamomum camphora
生长的的响应情况，研究结果有助于加深对森林
生态系统碳循环的认识，为评测全球气候变化背
景森林碳收支动态提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验林分是位于湖南省森林植物园的樟树人
工林（113°02′E，28°06′N），营造于 1979～ 1982
年间，后经自然更新而成。林分平均胸径 (DBH)
为 14.9 cm，平均树高 12.6 m，郁闭度 0.9。该地
区属亚热带湿润季风气候 , 年平均温度 17.2 ℃，
1月平均温度最低，为 4.7 ℃；7月平均温度最高，
达 29.4 ℃；无霜期 270～ 300 d，年平均日照时数
1 677.1 h；年平均降水量 1 422 mm。
该地为典型红壤丘陵区，海拔 100 m左右，
坡度在 5°～ 15°之间；土壤类型为第四纪更新世
的冲积性网纹红土和砂砾。
1.2 研究方法
1.2.1 试验方案
根据同类试验的氮添加水平及当地的氮沉降
表 1 樟树林的林分特征、土壤理化特性†
Table 1 Stand characteristics and soil physical chemical properties in C. camphora forest
树龄 / a 密度 /(株·hm-2) 胸径 / cm 树高 /m 郁闭度 有机碳 /(mg·g-1) 全氮 /(mg·g-1) 容重 /(g·cm-3) pH
20 1 600 14.92(1.21) 12.55(1.03) 0.9 13.18(0.51) 1.27(0.03) 1.50(0.11) 4.00(0.03)
† *括号内为标准误差。
量 [8-9]，设置 4个氮添加水平：CK (no N added)，
LN (5 g·m-2a-1，MN (15 g·m-2a-1)，HN (30 g·m-2a-1)，
2010年 5月下旬进行首次施氮，添加氮素为
NH4NO3。各施氮水平设置 3个重复样地，大小为
20 m×20 m，样地间保留 10 m宽缓冲带。将每个
样地需要的采用 NH4NO3混合 20 L 自来水，采
用喷雾器均匀喷洒至样地，对照样地仅施加 20 L
自来水。每年施氮分两次进行 [11]，分别于 5月、
10月等量施加。
1.2.2 测试项目与方法
2010年 4月份（施氮之前），对各样地所有胸
径大于 5cm的植物进行每木检尺，测定其胸径、树
高，2012年 10月份，按相同方法重复调查。将样
地林木划分为 8（2.5 cm～ 8.9 cm）、16（9 cm～
16.9 cm）、24（17 cm ～ 24.9 cm）和 30（大于
24.9 cm）4个径阶，以计算不同径阶林木对施氮
的响应。
土壤中铵态氮、硝态氮的测定及计算见文
献 [10]，取样及测定时间为 2011年 4月份。
1.2.3 数值计算与分析
数据统计分析用 SPSS13.0软件。采用单因子
方差分析和 Duncan多重比较检验乔木层胸径、树
高生长在径阶和施氮处理间的差异。用 Sigmaplot
10.0软件作图。
2 结果与分析
2.1 施氮樟树林生长的影响
施氮处理前， CK、LN、MN和 HN处理样
地的林分平均胸径为 13.31±0.31 cm、12.49±0.94
cm、12.99±0.90 cm和 13.50±0.52 cm，各处理间
胸径差异不显著。
图 1 施氮对樟树林平均胸径的影响
Fig.1 Effects of nitrogen addition treatments on average DBH of C. camphora forest
郑 威，等：氮添加对樟树林生长的影响36 第 4期
LN、MN和 HN施氮处理均增加了樟树林
的胸径生长，其胸径生长率分别高出 CK处理
5.29%、4.82%和 14.10%，但各处理间胸径生长
率差异不显著。氮添加对树高生长的影响表现为
正效应。随着氮添加水平的增加，其对树高生长
的促进有微弱增大，LN、MN和 HN处理林分胸
径生长率分别高出 CK处理，7.69%、8.23%和
10.66%，各处理差异没有达到显著水平。
2.2 不同径阶樟树林木对氮添加的响应
自然状态的对照样地中，8径阶林分拥有最高
的生长速率，16径阶生长率最小。不同径阶樟树
林木生长对氮沉降增加的响应有所不同 (图 2)。
在 8径阶中，施氮处理均提高了林木的生长率，
LN、MN和 HN处理的林木生长率分别高出 CK
处理 9.09%、57.05%和 45.37%，CK与 MN、HN
处理间差异显著。16径阶中，仅 HN处理促进了
林木的生长。在 24径阶，施氮处理下林木生长要
小于对照处理。在 24径阶，LN和MN处理的林
木生长率显著高于对照，HN处理显著小于对照。
可以看出，HN处理中林木生长率随径阶的增大而
LN、MN和 HN处理土壤中总有效氮含量
分 别 为 15.62±1.41 mg·kg-1、18.95±1.16 mg·kg-1
和 18.45±1.36 mg·kg-1，分别高出对照 8.47%、
31.60%和 28.13%，MN、HN处理与 CK处理间差
异显著。
3 讨 论
经过2年的施氮，施氮促进了林木胸径的生长，
且氮沉降水平越高，林木胸径生长的越快。生态
系统为氮素限制类型时，施氮可以提高土壤中有
效氮水平，促进林分的生长。本研究中氮添加增
加了土壤中硝态氮和氨态氮的量（LN处理硝态氮
除外），与樊后保等的研究结果一致 [11]。氮输入
能增加土壤和凋落物层中矿质氮含量，降低硝化
菌、反硝化菌与植物对矿质氮的竞争，增加土壤
的矿化硝化，从而增进土壤氮 的有效性 [12]。本
研究中，施氮后土壤中有效氮含量出现增加的同
时，林分生长率也有所增加，可以认为研究区樟
树林属于氮限制生态系统 。在其他氮添加试验中，
相似氮添加水平下，林木生长量比对照处理高出
16. 36%～ 105. 6%[13-15]。本研究中施氮处理林木
生长率高出对照 5.29%～ 14.10%，小于其他研究
所得结论。原因可能在于本研究区为高氮沉降区，
生态系统可能处于近氮饱和状态，外加氮源的输
入仅有部分被植物所吸收利用，其他氮素可能会
降雨过程而流失。
氮添加对树木的生长存在明显径阶差别。施
氮能够 明显提高 8 cm径阶和 30 cm径阶的林木生
长率，对 24 cm径阶的林分生长抑制作用。表明
在樟树快速生长的幼树阶段，冠层增长迅速，对
氮素需求较大，此时施加氮肥能够有效的提高林
木的生长速率。处于 16 cm和 24 cm径阶的林木
图 2 樟树林不同径阶林木生长对氮添加的响应
Fig.2 Responses of mean DBH of different diameter
classes in camphor forest to nitrogen addition
图 3 不同施肥处理下樟树林土壤中可利用氮的含量
Fig. 3 Contents of soil available nitrogen in camphor
stand treated with fertilization
减小。施氮处理对 8径阶林木生长速率的促进作
用最大，显著高于其他径阶。
2.3 施氮处理下土壤中可利用氮
MN、HN施氮处理土壤中铵态氮含量高于
CK组，但 LN处理土壤铵态氮含量小于 CK，MN
处理显著高于 CK处理，LN、HN处理与 CK处理
无显著差异。施氮处理下樟树林土壤中硝态氮含
量均较对照组有所增大，趋势为随施氮浓度升高
而增大，LN、MN和 HN处理土壤中硝态氮显著
高于 CK处理。
37第 33卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
对氮的需求很低，无需外加氮源即可满足生长需
求，此时施氮并不能提高林分生长率，反而会出
现抑制作用。而 30 cm径阶的林木，施以低、中
浓度的氮肥，亦可有效增加其林分生长率。
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[本文编校：吴 彬 ]