全 文 ：青海黄土丘陵区金露梅灌丛生物量的研究
赵串串1， 刘 龙1， 杨晶晶1， 董 旭2
（1.陕西科技大学资源与环境学院，陕西 西安 710021；2.青海省林业调查规划院，青海 西宁 810008）
摘 要： 通过平均生物量法和标准丛法， 选择青海省黄土丘陵区进行金露梅生物量及其相关因子研究。 该区生物量变幅为
1 608.9～26 114.7 kg/hm2，平均值为 67 66.4 kg/hm2，地上部分占 37.16%～69.40%，地下部分占 30.60%～62.84%，地上生物量与地下生
物量呈较高的相关性，整丛含水率为 33.83%～45.35%，平均值为 40.59%；金露梅生物量的大小由其覆盖度、地径、冠幅、树高等因素
决定；气候对其生物量具有一定影响，其中降水、蒸发量的共同作用对生物量影响最大；金露梅生物量与其伴生草本覆盖度呈负相
关关系。
关键词：金露梅； 生物量； 覆盖度； 气候； 含水率
中图分类号：S718.542 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2013）05-0179-04
Study on the biomass of Potentilla fruticosa forest
in Qinghai loess hilly region
ZHAO Chuan-chuan1， LIU Long1， YANG Jing-jing1， DONG Xu2
(1. College of Resources & Environment, Shaanxi University of Science & Technology, Xi ’an 710021, China;
2. Qinghai Provincial Forest Inventory and Planning Institute, Xining 810008, China)
Abstract: Based on the harvesting of standard trees in sample plots, an experiment was conducted to study the biomass and its
correlation factor of Potentilla fruticosa forest in loess hilly region of Qinghai province. The results showed that its biomass ranged from
1 608.9 to 26 114.7 kg/hm2 in this area and the average biomass is 6 766.4 kg/hm2. The ration of the biomass of above ground parts
ranged from 37.16% to 69.40% , and the others ranged from 30.60% to 62.84% . It was observed that there was positive correlation
between the biomass of above ground parts and the biomass of underground parts. The moisture content of the whole plant ranged from
33.83% to 45.35% and the average moisture content was 40.59% . There was a synergistic phenomenon between its biomass and its
coverage, basal diameter, crown width and height. The biomass was affected with the both effection of precipitation and evaporation. The
biomass was in negative correlation to the herbaceous coverage.
Key words: Potentilla fruticosa; biomass; coverage; climate; moisture content
生物量是目前评价森林生态系统生产力的重要指标
之一， 直接反映了森林生态系统结构的优劣与功能的高
低，是森林生态系统中环境质量的综合体现，因而生物量
成为研究许多生态问题的基础[1-4]。 随着 21世纪工业化进
程的快速推进， 由二氧化碳等温室气体过量排放引起的
全球性环境问题亟待解决。 无论是国内还是国外，对灌木
生物量的研究都比乔木生物量的研究报道要少。 然而对
于生态脆弱区而言，加强灌木生物量的研究，对于系统分
析灌丛植被在全球气候变化中的生态价值和贡献具有重
要作用。 目前国内对于灌木生物量的研究主要集中在生
物量与其他相关环境因子之间关系和生物量的预测方法
方面[5-8]。 在灌木生物量分布规律的研究中，王春红等 [9]对
河沟流域不同部位灌木林生物量变换进行了探讨， 刘国
华等 [10-11]对岷江干旱河谷的灌丛进行研究，发现其生物量
随海拔升高而增加。
金露梅（Potentilla fruticosa）灌丛分布于我国华北、东
北、西北、西南的高山地区，在俄罗斯的西伯利亚、蒙古以
及朝鲜均有所分布[12-13]。 金露梅灌丛是青海落叶灌丛的重
要建群植物之一，也是高寒落叶灌丛的典型代表之一。 金
露梅灌丛不仅能吸存大气中二氧化碳气体， 还对涵养水
源，维持热量、水分平衡具有极其重要的生态学意义。金露
梅本身价值极高, 叶和果含有鞣质，可提制栲胶，嫩叶可
作茶叶饮用，花、叶可以入药，有健脾、消暑、化湿和调经之
效，亦可作饲料等[14-15]。 本文结合样地调查，对青海省黄土
丘陵区金露梅灌丛生物量进行了研究， 以期揭开西北干
旱、半干旱区生态环境对灌木生物量的影响，从而为进一
步在该区开展水土保持及碳汇研究提供理论基础。
1 研究区概况
研究区域位于青海省黄土高原向青藏高原的过渡地
带，海拔落差大，人口密度大，耕垦指数高，生态系统脆弱，
水土流失严重，属典型的干旱、半干旱地区。选择该区金露
梅分布比较集中的 5 个县区作为调查对象， 分别是平安
县、化隆县、湟中县、贵德县和同仁县，各地自然概况见表
1。
2 材料与方法
以研究区域金露梅灌丛林地为研究对象，在研究区设
置 19个金露梅灌丛样地，每个样地大小为 10 m×10 m。在
每个样地的四角和中心各设置 1 个 2 m×2 m 的灌木层小
收稿日期：2013-02-20
基金项目：青海省林业厅横向合作项目
作者简介：赵串串(1976－)，女，硕士，副教授，E-mail:sxkjdxzcc@
126.com
广东农业科学 2013 年第 5 期 179
C M Y K
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2013.05.056
海拔（m）
2066～2300
1884～4481
2225～4488
2710～5011
2160～4767
降水蒸发比
0.35
0.46
0.28
0.15
0.32
年蒸发量（mm）
886.0
1021.7
1882.1
1681.3
1330.3
年降水量（mm）
310.1
470.0
527.0
252.2
425.7
无霜期（d）
218
185
105
258
165
年均气温（℃）
6.4
2.2
2.9
7.2
5.2
地点
平安县
化隆县
湟中县
贵德县
同仁县
表 1 研究区概况
干重
7672.8
6422.3
11807.9
5397.1
7174.2
26114.7
3333.0
1608.9
2571.1
3785.9
5151.5
6146.6
8025.0
3676.5
2258.1
6442.8
13417.2
5435.4
2121.2
6766.4
鲜重
14039.0
10537.5
19552.3
9292.6
13074.8
46116.5
5928.0
2737.9
4364.2
6395.9
9133.6
10868.4
12784.9
6335.9
3817.5
9809.9
21351.9
8689.3
3205.6
11475.6
茎根比
0.59
2.27
1.47
1.59
0.75
1.23
0.70
0.67
1.20
1.08
1.61
1.34
1.12
1.05
0.63
1.52
1.36
0.68
0.67
1.13
地下部分
120.5
87.3
382.1
104.0
182.1
260.5
156.9
29.7
39.0
55.9
65.7
116.8
107.9
102.2
69.2
255.8
151.8
107.5
42.2
128.3
地上部分
71.2
198.0
562.1
165.7
136.6
319.6
109.6
19.8
46.7
60.6
105.9
156.2
121.3
107.7
43.6
388.1
205.8
73.6
28.5
153.7
地下部分
233.6
165.3
701.1
206.9
354.7
509.1
308.0
52.7
73.2
110.1
128.5
220.7
188.4
188.4
121.9
445.8
274.5
185.3
65.6
238.6
地上部分
117.2
302.8
862.3
257.5
226.1
515.2
166.0
31.5
72.2
86.6
175.8
262.1
176.7
173.5
68.9
534.7
294.6
104.2
41.2
235.2
丛数（个）
80
45
25
40
45
90
25
65
60
65
60
45
70
35
40
20
75
60
60
52.9
样地序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
平均
表 2 标准丛生物量情况
标准丛鲜重（g） 标准丛干重（g） 生物量（kg/hm2)
样方和 1 m×1 m 的草本层小样方，记录草本种类、覆盖度
等，采用标准丛法，测量每丛金露梅的冠幅、丛高、地径等，
计算各测量因子平均值，在样地外选取标准丛，采用全收
获法，将整丛挖出，深度为根系分布所达范围。 采取全称
重法野外实测地上部分鲜质量， 快速去除根系上附着的
泥土之后称量其鲜质量。 将各部分分别取样装入袋中带
回实验室（当样品鲜重质量不足 250 g 时，取其全部作为
试验样品；当样品鲜重质量大于 250 g 时，取 250 g 作为试
验样品），先置于烘箱内 105℃恒温烘 2 h，然后调至 85℃
恒温烘 5 h 进行第 1 次称重， 然后每隔 2 h 称重 1 次，直
至两次称重相对误差≤1.0％， 将样品取出置于玻璃干燥
器皿中冷却至室温再称其干质量。
3 结果与分析
3.1 金露梅生物量与含水率在各部分的分布规律
从表 2 可知， 由于立地条件的差异导致金露梅灌丛
样地生物量呈现出明显的差异 ， 生物量的变幅在
1 608.9～ 26 114.7 kg/hm2，平均值为 6 766.4 kg/hm2，地上
部分占 37.16%～69.40%，地下部分占 30.60%～62.84%。试
验所得数据用 SPSS 16.0 软件进行相关性检验， 可知金
露梅灌丛地上部分生物量与地下部分生物量之间相关性
达显著水平，R=0.931(P＜0.01，n=19)，充分说明了植物地
上部分与地下部分存在相互依存和相互制约的辩证关
系。 地上与地下部分处于不同的环境中， 两者间通过维
管束联络，不断进行着信息物质和营养物质的大量交换。
地下部分的生长与活动有赖于地上部分多提供的光合产
物、微生素、生长素等，而地上部分的生长活动则需要地
下部分提供氮素、水分、矿质和根中合成的氨基酸、植物
激素等。 一般情况下，植物的根系越发达，植物地上部分
的枝叶也就越繁茂；而植物地上部分生长良好，则会促进
根系的生长。
金露梅整丛含水率为 33.83%～45.35% ， 平均值为
40.59%； 地上部分含水率为 27.41%～40.40%， 平均值为
34.86%； 地下部分含水率为 35.66%～49.72%， 平均值为
45.77%。 茎根比是指植物地上部分与地下部分的鲜重之
比，反映了植物茎根两部分的水分、营养的收支平衡状况，
是广受重视的形态指标之一。 金露梅灌丛茎根比平均值
为 1.13，其地上、地下部分鲜重接近 1∶1，且上下部分含水
率相差较小，可见其根系与地上部分的干、枝、叶在物质与
能量交换程度上比较均衡，既能保证植物地上部分的光合
效率，又能保证地下根系对生命活动所需的水分、无机盐
等营养物质的吸收。
180
C M Y K
生
物
量
（ k
g/
hm
２ ）
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
0 20 40 60 80 100
y=158.58x-2554.8
覆盖度（%）
图 1 金露梅生物量与覆盖度的线性关系
3.2 金露梅生物量与覆盖度、个体形态差异的关系
覆盖度（coverage）是指林地中灌木等对于地表遮盖占
据的面积与林地总地表面积之比， 反映植被的茂密程度
和进行光合作用的面积。 金露梅生物量与覆盖度呈一定
的线性关系（图 1），一定程度上金露梅覆盖度越高，生长
所占据的地表面积越大，则其生物量越大，但仍有部分点
偏离直线较远， 说明金露梅生物量不仅仅由覆盖度单方
面决定。
个体形态差异主要体现在地径、冠幅、丛高和分枝数
等方面， 试验所得数据用 SPSS 16.0 软件进行相关性检
验，可得地径、冠幅、丛高、分枝数与金露梅生物量的相关
矩阵。 从表 3知，样本数为 19，生物量与地径的相关性 R=
0.255 在 P＜0.5 水平上显著， 生物量与丛高的相关性 R=
0.423 在 P＜0.1 水平上显著， 生物量与冠幅的相关性 R=
0.514 在 P＜0.05 水平上显著， 生物量与分枝数的相关性
R=0.349在 P＜0.5水平上显著，可见金露梅生物量与地径、
冠幅、丛高和分枝数具有协同现象，显著性高低依次为冠
幅、丛高、分枝数和地径。 因此，金露梅生物量是由其覆盖
度和个体形态差异共同决定的，而非单一因素决定。 植被
生境良好，则其枝繁叶茂，植被生长、繁衍情况良好，其地
径、冠幅、丛高、分枝数和覆盖度也随之增加。
3.3 气候条件对金露梅生物量的影响
平安县、化隆县、湟中县、贵德县、同仁县的金露梅
生物量平均值依次为 7 825.0、8 160.4、5 028.0、4 653.2、
6 854.1 kg/hm2，试验所得数据用 SPSS 16.0 软件进行相
关性检验 ，可得无霜期 、降雨量 、蒸发量 、降水蒸发比
（precipitation evaporation ratio）、气温与金露梅生物量的
相关矩阵。 由表 4 可知，金露梅生物量与年均气温之间
相关性 R=-0.266 (P＞0.5，n=5)，相关性为负相关但不显
著，可知金露梅的生长对温度的反馈并不明显。同理，金
露梅生物量与无霜期之间相关性不显著，可知金露梅对
霜冻的影响反馈并不明显。金露梅生物量与降水量之间
相关性不显著，但是与年蒸发量的相关性显著，相关性
R=-0.948 (P＜0.05，n=5)， 且与降水蒸发比的相关性显
著，相关性 R=0.897(P＜0.05，n=5)，可知金露梅的生长并
非只受降雨量影响， 而是受降雨和蒸发共同作用的影
响，降雨量大、蒸发量小则更利于植物根系吸存水分，减
弱叶片蒸腾作用对水分的散失，对于营养物质在植物体
内的运输与使用都是有利的， 从而更有利于植物的生
长。
3.4 草本植被覆盖度对金露梅生物量的影响
种间竞争（interspecies competition）是指不同种群之
间因争夺生活所需空间、食物、资源等而产生的一种直接
或间接抑制对方的现象， 后果一般是一方取得优势而另
一方受到抑制甚至被消灭 [16-17]。 从图 2 可知，金露梅生物
量随半生草本覆盖度的升高而降低， 可见金露梅与伴生
草本直接呈现明显的种间竞争关系， 金露梅与伴生草本
之间的竞争关系表现在两方面， 一方面是地上部分相互
争夺光照进行光合作用、地下部分相互争夺水分、营养维
持生长而产生的竞争作用； 另一方面是相互分泌某些化
学物质抑制或促进苗、根的生长的化感作用。 为争取优势
种金露梅生物量的最大化， 应加强对伴生草本的人工防
除力度。
生物量
0.255
0.292
19
0.423
0.071
19
0.514(*)
0.024
19
0.349
0.144
19
1
19
分枝数
-0.241
0.32
19
0.460(*)
0.047
19
0.511(*)
0.025
19
1
19
0.349
0.144
19
冠幅
-0.052
0.833
19
0.431
0.065
19
1
19
0.511(*)
0.025
19
0.514(*)
0.024
19
丛高
0.231
0.34
19
1
19
0.431
0.065
19
0.460(*)
0.047
19
0.423
0.071
19
地径
1
19
0.231
0.34
19
-0.052
0.833
19
-0.241
0.32
19
0.255
0.292
19
指标
Pearson Correlation
Sig. (2-tailed)
N
Pearson Correlation
Sig. (2-tailed)
N
Pearson Correlation
Sig. (2-tailed)
N
Pearson Correlation
Sig. (2-tailed)
N
Pearson Correlation
Sig. (2-tailed)
N
矩阵因子
地径
丛高
冠幅
分枝数
生物量
表 3 个体形态与生物量相关矩阵
注：“＊”表示达到 ５％显著水平，表 ４同。
181
C M Y K
生物量
-0.266
0.665
5
0.053
0.932
5
0.127
0.839
5
-0.948(*)
0.014
5
0.897(*)
0.039
5
1
5
降水蒸发比
-0.664
0.222
5
-0.316
0.605
5
0.529
0.36
5
-0.72
0.17
5
1
5
0.897(*)
0.039
5
年蒸发量
-0.03
0.961
5
-0.343
0.572
5
0.193
0.756
5
1
5
-0.72
0.17
5
-0.948(*)
0.014
5
年降水量
-0.925(*)
0.024
5
-0.935(*)
0.02
5
1
5
0.193
0.756
5
0.529
0.36
5
0.127
0.839
5
无霜期
0.746
0.148
5
1
5
-0.935(*)
0.02
5
-0.343
0.572
5
-0.316
0.605
5
0.053
0.932
5
年均气温
1
5
0.746
0.148
5
-0.925(*)
0.024
5
-0.03
0.961
5
-0.664
0.222
5
-0.266
0.665
5
指标
Pearson Correlation
Sig. (2-tailed)
N
Pearson Correlation
Sig. (2-tailed)
N
Pearson Correlation
Sig. (2-tailed)
N
Pearson Correlation
Sig. (2-tailed)
N
Pearson Correlation
Sig. (2-tailed)
N
Pearson Correlation
Sig. (2-tailed)
N
矩阵因子
年均气温
无霜期
年降水量
年蒸发量
降水蒸发比
生物量
表 4 气候与生物量相关矩阵
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
y=-145.18x+14357
金
露
梅
生
物
量
（ k
g/
hm
2 ）
伴生草本覆盖度（%）
图 2 金露梅生物量与伴生草本覆盖度的线性关系
0 20 40 60 80 100
4 结语
由于立地条件的差异青海黄土丘陵区金露梅生物量
呈现出较大的差异， 生物量变幅为 1 608.9～26 114.7 kg/
hm2， 平均为 6 766.4 kg/hm2， 地上部分占 37.16% ～
69.40%，地下部分占 30.60%～62.84%。金露梅灌丛地上部
分与地下部分存在相互依赖和相互影响的关系， 是一个
有机统一的整体。其上下部分含水率、茎根比都接近于 1∶
1，各部分的物质能量交换程度比较均衡。 金露梅生物量
与冠幅、丛高、分枝数、地径具有协同现象，显著性顺序为
冠幅＞丛高＞分枝数＞地径， 且与金露梅覆盖度成正相关
关系。 金露梅生物量最主要的气候决定因素为蒸发量与
降水蒸发比，且与蒸发量呈负相关关系，与降水蒸发比呈
正相关关系。 伴生草本覆盖度对金露梅生物量的影响显
著，应依靠科技创新，进行林分改造，以达到金露梅生物
量最大化。
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