全 文 ：福建柏和杉木人工纯林凋落物热值
及灰分含量月变化动态
王巧珍
(福建农林大学莘口教学林场 ,福建 三明 365002)
摘要:通过对福建三明 32 年生福建柏和杉木纯林凋落物的热值 、灰分含量及其季节动态的研究表明 ,福建柏凋落物各组分
的干重热值介于 20.88～ 22.28 kJ·g-1之间 ,杉木凋落物各组分干重热值介于 20.22～ 22.08 kJ·g-1之间 , 各树种凋落物各
组分的热值大小顺序皆为:落叶>落花>落果>落枝>杂物。福建柏凋落物各组分的热值均高于杉木。福建柏落叶的干
重热值和去灰分热值以 2 月最大 , 6 月最小;杉木落叶的干重热值和去灰分热值以 4 月最大 , 9 月最小 。福建柏凋落物各组
分的灰分浓度介于 2.74%～ 5.29%之间;杉木凋落物各组分的灰分浓度介于 3.17%～ 5.26%之间。福建柏林落叶的灰分
浓度比杉木高。福建柏落叶的灰分浓度以 10月最大 , 9 月最小;杉木落叶的灰分浓度以 12 月最大 , 7 月最小。
关键词:福建柏;杉木;凋落物;热值;灰分
中图分类号:S714.2　　　文献标识码:A　　　文章编号:1002-7351(2005)01-0034-04
Monthly Change Dynamics of the Litter Heat Values and Ash Contents of Pure
Fokienia hodginsii and Cunninghamia lanceolata Plantations
WANG Qiao-zhen
(Xinkou Teaching Forest Farm of Fujian Agriculture and Forestry University , Sanming 365002 , China)
Abstract:The research showed that the dry weight heat values of different Fok ienia hodginsii litter components were 20.88 ～
22.88 kJ·g -1 , those of different Cunninghamia lanceolata litter components were 20.22 ～ 22.08 kJ·g-1 , the sequence of heat
v alues of different components of different tree species litters was as follow s:fallen leaves>fallen blossoms>fallen fruits>fallen
branches>litters.The heat values o f different litter components of F.hodginsii w ere all higher than those of C.lanceolata.The
fallen leaf ash concentration o f F.hodginsii forest was higher than that of C.lanceolata forest.The fo rmer was biggest in Oct.and
w as smallest in Sep.;the latter was biggest in Dec.and was smallest in Jul.
Key words:Fokienia hodginsii;Cunninghamia lanceolata;litter;heat v alue;ash content
　　杉木人工纯林多代连栽地力衰退问题已引起人们的极大关注 ,寻找速生丰产又能维持地力的造林树
种 ,在一定范围内替换杉木 ,已成为南方林区实现林地可持续经营的重要措施之一[ 1 , 2] 。福建林学院莘口
教学林场从 20世纪 60年代起 ,就已结合营林生产开展了格氏栲 、木荚红豆树 、观光木 、福建柏等珍贵树种
的人工造林试验研究 。为了全面比较福建柏和杉木人工林的生物生态学特性差异 ,自 1999年 1月起 ,选
择莘口教学林场小湖工区 1967年在格氏栲天然林采伐迹地上营造福建柏和杉木人工林 ,对其凋落物数
量 、组成及其季节动态 ,凋落物化学组成 、养分和能量归还 、分解特性等进行了为期 3 a 的系统研究 ,为福
建柏人工林营造及生产力提高提供科学依据 ,对保护福建柏这一珍贵树种及进一步挖掘其利用价值也有
重要意义 。
1　试验地自然概况
试验地位于福建三明福建农林大学莘口教学林场小湖工区(北纬 26°11′30″,东经 117°26′00″),属中亚
热带季风型气候 ,年均气温 19.1℃,年均降水量 1 749 mm ,年均蒸发量 1 585.0 mm ,年均相对湿度为
81%,无霜期 300 d左右 ,土壤是由砂页岩发育的红壤。福建柏和杉木人工林前身均为格氏栲天然林 ,
1967年用 1年生实生苗营造人工纯林 。1999年 1月分别在福建柏和杉木人工林内建立 3块 400 m2 的固
　收稿日期:2004-09-23;修回日期:2004-11-19
　作者简介:王巧珍(1970-), 女 ,浙江永康人 , 福建农林大学莘口教学林场助理工程师 ,从事营林生产工作。
第 32 卷 第 1 期
2 0 0 5 年 3 月
福 建 林 业 科 技
Jour of Fujian Forestry Sci and Tech
Vol.32　No.1
Mar., 2 0 0 5
DOI :10.13428/j.cnki.f jlk.2005.01.010
定标准地 。福建柏人工林保留密度为 975株·hm-2 ,平均胸径 21.6 cm ,平均高 21.37 m ,侧枝数量多 ,枝
下高 12.9 m 。林冠单层 ,林相整齐 ,林分郁闭度 90%。林下植被种类较多 ,灌木层主要为冬青(Ilex pur-
purea)、粗毛榕(Ficus hirta)、杜茎山(Maesa japonica)、黄瑞木(Adinandra m illetti i)等 ,草本层主要为观
音座莲(Angiopteris fokiensis)、毛鳞省藤(Calamus thysanolepis)等 。杉木人工林保留密度为 1 117 株·
hm-2 ,平均胸径 23.3 cm ,平均高 21.89 m ,侧枝少 ,枝下高 15.35 m 。林冠层厚 ,郁闭度 70%。林下植被
种类和数量多 ,盖度约 80%,灌木层主要为粗叶榕(Ficus hirta)、悬钩子(Rubus palmatus)、毛冬青(Ilex
pubescens)等 ,草本层主要为乌毛蕨(B lechnum orientale)、狗脊(Woodwardia japonica)、中华里白(Hi-
criopteris chinensis)、观音座莲(Angiopteris fokiensis)等 。
2　研究方法
在福建柏和杉木人工林标准地内分别随机布设15个 0.5 m×1 m 的收集架 ,从 1999年 1月起每月于
月底收集凋落物 ,并分为叶 、枝 、花 、果 、杂物(碎屑 、昆虫粪便 、小动物尸体等)组分 ,分别置 80℃下烘干至
恒重 ,并换算为每 1 hm2 的凋落物量 。凋落物各组分样品经烘干 、磨碎 ,用 HWR-15恒温式微机量热计
测定其干重热值(GCV);用干灰化法测定各样品的灰分含量 ,去灰分热值(AFCV)采用下式计算:AFCV=
GCV/(1-灰分含量)[ 3 ～ 5] 。
3　结果与分析
3.1　福建柏和杉木凋落物各组分的热值
绿色植物在光合作用过程中 ,将日光能转化为化学能 ,这种潜在的化学能是以植物热值浓度的高低来
表示。干重热值(GCV:Gross Caloric Value)是指单位干物质完全燃烧所释放的热量;可反映植物不同样
品的能量属性。去灰分热值(AFCV:Ash-f ree Caloric Value)是除去灰分重量的干物质热值 ,它较干重热
值更能精确地反映样品间的差异[ 6] 。所以在通常情况下 ,将干重热值换算成去灰分热值。福建柏和杉木
林凋落物各组分的热值如表 1 ,表中同时列出了相应的灰分浓度 ,从中可以看出凋落物各组分间的热值差
异及灰分对热值的影响。
表 1　凋落物各组分热值
组分 福建柏 杉　木灰分浓度/ % 干重热值/ kJ·g-1 去灰分热值/kJ·g-1 灰分浓度/ % 干重热值/ kJ·g-1 去灰分热值/kJ·g-1
叶 4.81±0.61 22.28±1.23 23.41±1.34 4.36±0.58 22.08±0.81 23.09±0.92
枝 2.74±0.85 21.72±0.95 22.34±1.12 3.17±0.48 21.60±0.63 22.31±0.71
花 5.02±1.41 21.98±0.66 23.15±0.68 4.49±0.86 21.94±1.28 22.97±1.31
果 3.28±0.90 21.88±0.69 22.63±1.11 3.46±1.13 21.34±0.45 22.10±0.39
杂物 5.29±2.10 20.88±0.93 22.05±0.82 5.26±1.43 20.22±0.75 21.34±0.72
　＊:“ ±”后面的数值代表 1 倍标准差。
从表 1可以看出 ,福建柏凋落物各组分的干重热值介于 20.88 ～ 22.28 kJ·g-1之间 ,去灰分热值介于
22.05 ～ 23.41 kJ·g-1之间;杉木凋落物各组分干重热值介于 20.22 ～ 22.08 kJ·g-1之间 ,去灰分热值介于
21.34 ～ 23.09 kJ·g-1之间。可见同一树种凋落物不同组分间的热值具有一定的差异 。两种林分凋落物
各组分中 ,不论是干重热值还是去灰分热值 ,均以落叶的热值最高;杂物的热值最低 ,各组分的热值大小顺
序皆为:落叶>落花>落果>落枝>杂物 。两种林分都以落花和落叶的热值最大(表 1),这是因为花 、叶
的特殊生理功能使其具有较多的高能量有机物浓度 ,包括蛋白质和脂肪等高能量物质;落果中的热值也较
高。而落枝等多含纤维 ,其热值比脂肪和蛋白质为低 。凋落物各组分的热值分布与 Golley[ 7]的研究结果
相一致。
福建柏林凋落物各组分的干重热值和去灰分热值均比杉木林的高。与热带和温带地区植物凋落物的
热值比较看 ,三明莘口的这两种林分凋落物的热值比和溪亚热带雨林总凋落物[ 4]的热值(21.08 kJ·g-1)
·35·第 1 期 王巧珍:福建柏和杉木人工纯林凋落物热值及灰分含量月变化动态
高 ,也高于武夷山甜槠林[ 8](20.30 kJ·g-1),亦比湿热带雨林(16.96 kJ·g-1)及温带落叶林(19.74 kJ·
g -1)高[ 4] 。
灰分浓度的高低与植物吸收元素量有关 。福建柏凋落物各组分的灰分浓度介于 2.74%～ 5.29%之
间;杉木凋落物各组分的灰分浓度介于 3.17%～ 5.26%之间 。福建柏林落叶的灰分浓度比杉木高 ,从侧
面反映了福建柏具有较强的富集元素的作用 ,通过其凋落叶的养分归还潜力比杉木林大 。
3.2　福建柏和杉木热值与灰分的月变化
福建柏和杉木的落叶在其凋落物组成中占重要的比例 ,因而研究其热值的月变化规律对揭示凋落物
能流量的月变化规律有重要作用。从图 1可以看出 ,福建柏热值含量在 2月份出现最大值 ,从 2月份到 6
月份福建柏人工林落叶热值含量逐渐下降 ,5月份有所回升 ,但 6月份骤减 , 7月份到 9月份有所回升 , 10
月份再次降低 , 11月份到 12月份有所回升。福建柏落叶热值含量的这种变化模式也与其年生长规律有
关。3 、4月份是福建柏的开花期和换叶期 ,消耗了较多的含能物质 ,因而叶中的热值含量较低;到 6月份 ,
福建柏生长量猛增 ,此时叶内的含能物质可能受到稀释 ,热值含量骤减;而 7 、8月份是福建柏的光合作用
旺盛期 ,使含能物质有所积累 ,促使落叶中热值升高;10月份温度降低 ,光合作用开始减弱 ,而福建柏果实
的生长仍然要消耗较多的含能物质 ,使落叶热值降低;11月份后虽然温度较低 ,光合作用弱 ,但由于此时
生长量较小 ,且果实已经成熟 ,促使叶含能物质的不断积累 ,到 2月份时落叶热值最高。
图 1　福建柏人工林落叶热值月动态 图 2　杉木人工林落叶热值月动态
　　杉木人工林落叶的热值月变化模式与福建柏人工林有所不同 。从图 2可以看出 , 1 ～ 4月份 ,杉木人
工林落叶热值含量一直上升 , 4月份以后到 6月份一直下降 ,进入夏季趋于平缓 ,9月份骤减 ,出现全年最
低值 , 10 ～ 12月份又趋于平缓。落叶热值这种的月变化模式可能与杉木的年生长规律有关。春季的生长
量相对较少 ,而光合作用开始增加 ,因此热值呈上升趋势;4月份杉木处于初果期 ,随后进入生长期 ,此时
叶内的含能物质可能受到稀释 ,热值含量骤减 ,发生热值含量下降的 9 月正好是杉木年生长中的高峰;至
秋季 ,生长量很少 ,但叶的光合作用仍较旺盛 ,因而使含能物质在叶内积累 ,使热值含量有所上升;至冬季 ,
光合作用已很微弱 ,而叶内积累的含能物质却有所耗损 ,因而热值含量又有所下降至平均水平 。
灰分含量高低可指示植物富集元素的作用 ,植物对土壤元素的富集与植物对元素的需求量和土壤中
元素的含量及存在形态等有关[ 9] 。福建柏和杉木人工纯林落叶的灰分含量月变化见图 3 。福建柏落叶灰
分含量除了 9 、10月间出现较大波动外 ,整年较少出现明显的变化。杉木纯林落叶灰分含量整年变化较平
缓 ,但春 、夏季波动较秋 、冬季大 。福建柏落叶的灰分浓度从月变化上 ,以 10 月最大 , 9月最小 ,从季节变
化上 ,以秋季>春季>冬季>夏季;杉木落叶的灰分浓度从月变化上 ,以 12月最大 , 7月最小 ,从季节变化
上 ,以冬季>春季>秋季>夏季。灰分含量变化可能与福建柏和杉木的生长规律及元素的吸收与转移有
·36· 福 建 林 业 科 技 第 32 卷
图 3　不同树种落叶灰分含量月动态
关。在生长季节落叶灰分含量的降低 ,主要是由于叶内的
营养元素在凋落前发生转移。
4　小结
福建柏凋落物各组分的干重热值介于 20.88 ～ 22.28
kJ·g-1之间 ,去灰分热值介于 22.05 ～ 23.41 kJ·g-1之间;
杉木凋落物各组分干重热值介于 20.22 ～ 22.08 kJ·g-1之
间 ,去灰分热值介于 21.34 ～ 23.09 kJ·g-1之间。两种林
分凋落物各组分中 ,不论是干重热值还是去灰分热值 ,均
以落叶的热值最高 ,杂物的热值最低 ,各组分的热值大小
顺序皆为:落叶>落花>落果>落枝>杂物。落叶热值含
量的月变化模式与其年生长规律有关 。在生长旺盛的季
节 ,叶内的含能物质受到稀释 ,导致热值含量降低。福建
柏落叶的干重热值和去灰分热值从月变化上 ,以 2 月最
大 ,6月最小 ,从季节变化上 ,以冬季>春季>秋季>夏季;
杉木落叶的干重热值和去灰分热值从月变化上 ,以 4月最大 ,9月最小 ,从季节变化上 ,以春季>秋季>冬
季>夏季 。
福建柏凋落物各组分的灰分浓度介于 2.74%～ 5.29%之间;杉木凋落物各组分的灰分浓度介于
3.17%～ 5.26%之间 。福建柏林落叶的灰分浓度比杉木高 ,从侧面反映了福建柏具有较强的富集元素的
作用 ,通过其凋落叶的养分归还潜力比杉木林大。福建柏落叶的灰分浓度从月变化上 ,以 10月最大 , 9月
最小 ,从季节变化上 ,以秋季>春季>冬季>夏季;杉木落叶的灰分浓度从月变化上 ,以 12月最大 ,7月最
小 ,从季节变化上 ,以冬季>春季>秋季>夏季。
参考文献:
[ 1] 俞新妥.杉木栽培学[ M] .福州:福建科学技术出版社 , 1996.
[ 2] 杨玉盛.杉木林可持续经营的研究[ M] .北京:中国林业出版社 , 1998.
[ 3] 林益明 , 林　鹏 ,李振基 , 等.福建武夷山甜槠群落能量的研究[ J].植物学报 , 1996 , 38(12):989-994.
[ 4] 林　鹏 , 邵　成.福建和溪亚热带雨林凋落物能流的研究[ J].厦门大学学报(自然科学版), 1995 , 34(6):987-991.
[ 5] 林　鹏 , 林光辉.海莲 、秋茄两种红树群落凋落物能流的研究[ J] .海洋学报 , 1990 , 12(4):324-329.
[ 6] 杨福囤 , 何海菊.高寒草甸地区常见植物热值的初步研究[ J].植物生态学与地植物学丛刊 , 1983 , 7(4):280-287.
[ 7] Golley F B.Caloric value of w et tropical fo rest vegeta tion[ J] .Ecology , 1983 , 50(3):517-519.
[ 8] 林益明 , 杨志伟 ,李振基.武夷山常绿林研究[ M] .厦门:厦门大学出版社 , 2001.
[ 9] 林益明 , 林　鹏 ,王　通.几种红树植物木材热值和灰分含量的研究[ J] .应用生态学报 , 2000 , 11(2):181-184.
·37·第 1 期 王巧珍:福建柏和杉木人工纯林凋落物热值及灰分含量月变化动态