全 文 ：收稿日期:2004 - 10 - 09　　修回日期:2005 - 01 -14
基金项目:教育部高等学校青年教师教学科研奖励计划;教育部高等学校骨干教师资助计划;福建省科技厅资助项目(2000F004).
作者简介:林成芳(1971 -),男 ,讲师.研究方向:森林生态学.
福建柏人工林凋落物的养分动态特征
林成芳 1 , 李　震 2 , 牛志鹏2 , 张有利 2 , 韩永刚 2 , 陈光水 3
(1.福建三明林业学校 ,福建 三明 365000;2.福建农林大学林学院 ,福建 福州 350000;3.福建师范大学地
理科学学院 ,福建 福州 350007)
摘要:探讨了福建三明莘口教学林场 33年生的福建柏人工林凋落物的养分特征及其动态. 结果表明:凋落物各组分中 N、
P、K含量差异显著 , 其月动态也不同;福建柏人工林 N、P、K通过凋落物归还土壤 , 年归还量分别为 51. 275、2. 794、29. 416 kg
hm - 2;落叶是养分归还的主要组分;福建柏 N和 P年归还量明显比杉木林及其他针叶林大 ,这对维持林地的长期生产力
具有重要意义;凋落物的 N、P总归还量的月动态相似 , 均在 5和 12月份出现高峰 , 12月份最高 , 10月份最低;各组分养分
归还量的月动态与总归还量略有不同.
关键词:福建柏;凋落物;营养元素
中图分类号:S718. 55+1. 2, S718. 55+4. 2 文献标识码:A 文章编号:1006-7817(2005)01-0063-04
L itterfall nutrient dynam ics inFokien ia hodgins ii plantation
LIN Cheng-fang1 , LI Zhen2 , N IU Zh i-pen2 , ZHANG You-li2 , HAN Yong-gang2 , CHEN Guang-shui3
(1. Fu jian Sanm ing Fo re stry S choo l, Sanm ing, Fu jian 365000, China;2. C ollege o f Fo restry, Fujian Ag ricu ltu re and Fore stry Uni-
ve rsity, Fuzhou, Fu jian 353000, China;3. Co llege of G eog raph ic Sc ience, Fu jian Teachers University, Fuzhou, Fujian 350007,
Ch ina)
Abstrac t:Th is pape r deals w ith the nu trien t characteristics and dynam ics o f litterfa ll o f a 33-year-o ld F ok ienia hodg insiiH enry et
Thom as plantation loca ted in X inkou Teach ing Forest Fa rm , Sanm ing, Fu jian P rov ince. The result show s tha t concen tra tions of N,
P, and K diffe rs sign ificantly among litter fractions, and monthly dynam ics o f N, P and K e lem en ts in frac tions a re also diffe rent
from each o ther;and the annua l nu trien t re turn through litte r am ounts respective ly to 51. 275 kg hm - 2 N, 2. 794 kg hm - 2 P,
29. 416 kg hm - 2K, and the ma in re tu rn of nutrients is through leaf litter; and annua l N and P re turn are obv iously highe r than
Ch inese fir p lanta tion and o ther conife rous forest, w hich bene fits them a in tenance o f long-te rm site produc tivity in the stand. The dy-
nam ic of to ta l nu trien t re turn are sim ilar among N and P e lem ents, whose peaks appeared inM ay and Decem be r, h ighest in Decem-
ber and lowest in Oc tobe r. The mon thly dynam ic s of nu trien t am ong fractions are diffe rent from those of to ta l nutrient re turn.
K ey words:F okien ia hodg insii; litte rfall;nu trien t
森林凋落物在森林生态系统中占有极为重要的位置.成熟森林的生物量基本上不再增加 ,植被吸收的
养分很少截留于体内 ,而主要通过凋落物回归土壤 ,形成一个生物小循环 ,因此 ,通过测定凋落物养分状况
可以间接了解群落对养分的吸收情况 [ 1] .国内对天然林凋落物的产量 、组成及其养分的研究较多 [ 2 - 4] ,但
对人工林的研究则集中在杉木 (Cunningham ia lanceolata)、马尾松 (P inusmasson iana)、毛竹 (Phy llostachys
pubencens)等少数几个造林树种 [ 5 - 7] .福建柏(Fok ien ia hodginsiiHenry et Thomas)是我国的特有种 ,树形美
观 ,树干通直 ,生长快 ,材质好 ,具有较高的经济价值.福建三明莘口教学林场从 20世纪 60年代起就结合
营林生产开展木荚红豆 、格氏拷 、福建柏等珍贵树种的人工造林试验.本课题组对 1967年营造的福建柏人
工林的生产力 、养分循环及能量流动等方面进行了系统的研究.本研究从凋落物养分动态的角度初步揭示
福建柏人工林的特征 ,为经营福建柏人工林和研究其在维持林地地力中的作用提供借鉴.
1　试验地概况
试验地位于福建三明福建林学院莘口教学林场小湖工区 (北纬 26°11′30″,东经 117°26′00″),属中亚
福建农林大学学报(自然科学版) 第 34卷 第 1期
Journa l o f Fu jian Ag ricu lture and Fo re stry University (Natura l Sc ience Edition) 2005年 3月
DOI牶牨牥牣牨牫牫牪牫牤j牣cnki牣j牣fafu牗nat牣sci牣牘牣牪牥牥牭牣牥牨牣牥牨牬
热带季风型气候 ,年均气温 19. 1℃,年均降水量 1749mm ,年均蒸发量 1585. 0 mm ,年均相对湿度为 81%,
无霜期约 300 d,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. 37m ,侧枝数量多 ,枝下高 12. 9m.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 purpurea)、粗毛榕 (F icus
hirta)、杜茎山 (Maesa japonica)、黄瑞木 (Adinandra m illettii)等;草本层主要为观音座莲 (Angiopteris fok ien-
sis)、毛鳞省藤(Ca lamus thy sanolepis)等.杉木人工林保留密度为 1117株 hm - 2 ,平均胸径 23. 3 cm ,平均
高 21. 89m ,侧枝少 ,枝下高 15. 35m.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 (F icus h irta)、悬钩子 (Rubus pa lmatus)、毛冬青 (Ilex pubescens)等;草本层主要为乌毛蕨
(B lechnum orienta le)、狗脊 (Woodward ia japon ica)、中华里白 (Hicriopteris ch inensis)、观音座莲 (Angiopteris
fok iensis)等.
2　研究方法
在福建柏和杉木人工林内按对角线分别布设 15个 0. 5 m ×1m的收集架 ,从 1999年 1月起每月于月
底收集凋落物 ,置于 80℃下烘干至恒重 ,换算为每公顷的凋落物量.凋落物分为落叶 、落枝 、落花 、落果 、其
他组分 (碎屑 、昆虫粪便 、小动物尸体). 凋落物养分的测定采用 H2 SO 4-HC lO 4消煮法 ,在上海嘉定纤检仪
器厂制造的 KDN-消化炉上制备待测液.用上海嘉定纤检仪器厂制造的 KDN-C型定氮仪测定全 N ,钼锑抗
比色法测定全 P,火焰光度计法测定全 K[ 8] .
3　结果与分析
3. 1　凋落物 N、P、K年平均含量
　表 1　福建柏人工林凋落物各组分养分年平均含量
　Tab le 1　M ean nu trien t concen tration of litterfall in the F. hod-
g in si i p lantation
组分 w(养分) /(g kg
- 1)
N P K
落叶 9. 74 0. 59 3. 34
落枝 4. 93 0. 21 1. 68
落花 8. 43 0. 54 2. 55
落果 6. 27 0. 88 7. 55
平均 7. 66 0. 51 3. 31
其他 8. 66 0. 46 3. 21
总量 8. 79 0. 54 3. 26
　　凋落物各组分中 N的平均含量按大小排序为:落叶 、
落花 、落果 、落枝;P为:落果 、落叶 、落花 、落枝;K为:落果 、
落叶 、落花 、落枝 (表 1). 与阔叶树种相比 ,福建柏落叶的 P
含量高于甜槠 (0. 36 g kg- 1), N含量与甜槠 (9. 85 g
kg
- 1)接近 [ 9] ;P含量高于木荚红豆(0. 312 g kg -1)[ 10] ,而
N含量则低于木荚红豆 (12. 688 g kg -1). 与针叶树种相
比 ,福建柏落叶的 N 、P、K含量高于鼎湖山马尾松 (N、P、K
含量分别为 0. 553、0. 17、1. 21 g kg -1)[ 11] . 这对维持林地
的长期生产力具有重要意义.
从林地凋落物养分平均含量来看 ,福建柏人工林凋落
物养分含量大小依次为 N、K、P,这与他人[ 7, 9]的研究结果
一致.
3. 2　凋落物 N、P、K含量月动态
凋落物养分含量的高低可以反映植物对养分的利用效率 ,植物对养分利用效率高的 ,养分通常通过转
移机制得到再利用.因此 ,凋落物养分含量的动态可以反映养分的转移状况.由表 2可见:凋落物 P、K含
量的月变化较大 ,变异系数分别为 194. 9%和 40. 5%;N含量的月变化较小 ,变异系数为 5. 5%. 说明 P和 K
在凋落前发生大量转移.
由表 2还可看出:福建柏落叶的 N含量均高于凋落物 N含量的平均值 , 7月份最高 , 11月份最低 , 10
- 11月份明显下降 , 12月份开始上升 ,其余月份变化不大;落枝的 N含量 3月份最高 , 6月份最低 , 3 - 6月
份一直下降 , 7 - 11月份逐步上升 , 12月份明显下降 ,其后再次回升 ,全年呈现出 2个峰值;其他组分的 N
含量 4 - 6月份都较低 , 6月后急剧上升 , 7 - 9月份变化较小.凋落物 P含量各组分都不高.落叶的 P含量
10月份最高 , 12月份最低 ,全年的变化呈现双峰型 ,在 4和 10月份出现峰值;落枝的 P含量 3月份最高;
其他组分的 P含量 1月份最高.凋落物 K含量的动态差异很大 ,月份间的差异也很大. 落叶的 K含量 11
月份最高 , 2月份最低 , 9 - 11月份明显增加 ,其他月份变化无明显趋势;落枝的 K含量 11月份最高 , 6月
64 福建农林大学学报(自然科学版) 第 34卷
份最低;其他组分的 K含量 11月份最高 , 5月份最低.
表 2　福建柏人工林凋落物中 N、P、K含量月动态
Tab le 2　M on th ly dynam ics in nu trient concen tration s of lit terfal l in th eF. hodg insii p lantation
养分 组分 w(养分) /(g kg - 1)
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 SD CV /%
N 落叶 7. 466 8. 056 10. 773 10. 643 10. 194 10. 530 13. 400 12. 253 10. 355 12. 176 5. 338 5. 737 2. 56 27. 9
落枝 4. 720 7. 603 8. 224 4. 716 4. 868 2. 537 3. 272 3. 870 3. 308 5. 456 6. 748 3. 870 1. 78 38. 0
其他 8. 677 5. 744 11. 132 8. 682 10. 195 10. 257 11. 101 9. 807 7. 953 7. 074 7. 810 5. 466 1. 92 23. 6
平均 6. 578 7. 114 9. 559 8. 781 8. 624 8. 550 10. 713 9. 883 8. 328 9. 800 5. 298 4. 981 0. 42 5. 5
P 落叶 0. 343 0. 414 0. 472 0. 714 0. 713 0. 559 0. 753 0. 735 0. 832 0. 878 0. 339 0. 303 0. 21 37. 6
落枝 0. 282 0. 291 0. 434 0. 145 0. 147 0. 095 0. 099 0. 151 0. 140 0. 233 0. 323 0. 223 0. 10 48. 8
其他 0. 580 0. 302 0. 531 0. 562 0. 449 0. 534 0. 657 0. 466 0. 518 0. 234 0. 316 0. 398 0. 13 29. 8
平均 0. 327 0. 353 0. 432 0. 564 0. 554 0. 448 0. 594 0. 571 0. 642 0. 661 0. 306 0. 275 1. 01 194. 9
K 落叶 1. 928 1. 034 1. 627 1. 534 1. 150 2. 363 2. 379 1. 881 5. 394 6. 224 8. 835 5. 766 2. 54 77. 4
落枝 0. 974 0. 889 0. 939 0. 301 0. 305 0. 272 0. 291 0. 452 0. 447 1. 533 8. 260 5. 485 2. 53 145. 0
其他 1. 316 1. 673 2. 813 1. 721 0. 638 1. 047 2. 130 1. 713 4. 045 4. 791 8. 859 7. 829 2. 69 84. 7
平均 1. 584 0. 984 1. 503 1. 256 0. 895 1. 768 1. 877 1. 517 4. 158 4. 945 8. 018 5. 427 1. 09 40. 5
　表 3　福建柏人工林凋落物各组分养分年归还量
　Tab le 3　Annual litterfall nu trien t inF. hodg in sii p lantation
组分 年归还量 /(kg hm
- 2)
N P K 合计
落叶 32. 386 1. 724 23. 766 57. 876
落枝 9. 624 0. 369 1. 194 11. 187
落花 2. 355 0. 161 0. 813 3. 329
落果 1. 582 0. 285 1. 823 3. 690
小计 45. 947 2. 539 27. 596 76. 082
其他 5. 328 0. 255 1. 820 7. 403
总量 51. 275 2. 794 29. 416 83. 485
杉木林 [ 7] 37. 08 2. 00 7. 40 46. 69
黄山松 [ 3] 28. 27 0. 90 6. 54 35. 71
云南松 [ 12] 16. 53 1. 37 5. 71 23. 61
鼎湖山阔叶林 [ 1] 127. 69 5. 89 42. 56 176. 14
滇中阔叶林 [ 12] 54. 00 2. 20 9. 85 66. 05
甜槠林 [ 9] 36. 45 1. 39 12. 82 50. 66
3. 3　凋落物 N、P、K年归还量及其分布
养分归还量是凋落物量与养分含量的乘积.
福建柏人工林 N、P、K通过凋落物归还土壤 ,年归
还量分别为 51. 275、2. 794、29. 416 kg hm -2 ,总
量为 83. 485 kg hm -2(表 3). 与其他针叶林相
比 [ 3, 7, 12] ,福建柏凋落物 N、P、K的年归还量均比
杉木林 、黄山松 、云南松高. 与阔叶林[ 1, 9, 12]相比 ,
福建柏凋落物 N、P、K的年归还量均比甜槠林高;
P、K归还量高于滇中阔叶林;N 、P、K归还量均低
于鼎湖山阔叶林.总体上 ,福建柏人工林的养分归
还量比阔叶林低 ,但远比其他针叶林高 ,其 N、P、
K的归还量是杉木的 1. 38、1. 37和 3. 94倍[ 13, 14] ,
这对维持林地的长期生产力具有积极的作用.
在福建柏凋落物各组分中 , N、P、K归还量大
小依次为落叶 、落枝 、其他组分 、落果 、落花.落叶归还量占归还总量的 69. 33%,落枝占 13. 40%,其他组分
占 8. 87%,落花和落果归还量较少 ,分别占 3. 99%和4. 41%. 落叶是养分归还的主要组分 ,叶片养分也比较
高 ,因而落叶是养分归还的主体.
　图 1　福建柏人工林凋落物 N归还量月动态
　Fig. 1　M on th ly li tterfa llN return in theF. hodg in si i p lantation
3. 4　凋落物 N、P、K归还量月动态
福建柏凋落物 N、P总归还量月动态相似 ,在 5
月份和 11或 12月份出现 2个峰值 , 4和 10月份较
低 ,呈双峰曲线型.凋落物 N、P总归还量在 5月份
出现峰值(落枝的贡献量较大),这与亚热带多数常
绿树种在春季大量萌发新叶并旺盛生长 ,从而促进
衰老的枝叶相继脱落有关[ 9, 15] . 11或 12月份的气
候变冷 ,发生生理性落叶 ,出现凋落高峰 ,与多数落
叶阔叶树种相似 [ 12] ,凋落物 N、P总归还量也因此
出现高峰. K总归还量月动态与 N、P有所不同 ,在
11月份出现峰值 ,除 11和 12月份 ,其他月份的归
还量都很小 (图 1、2、3).
65 第 1期 林成芳等:福建柏人工林凋落物的养分动态特征
　　
图 2　福建柏人工林凋落物 P归还量月动态
Fig. 2 M onth ly litterfallP retu rn in the F. hodg insii p lan tation
图 3　福建柏人工林凋落物 K归还量月动态
Fig. 3　M onth ly litterfallK return in the F. hodg in sii plan tation
4　小结
(1)福建柏人工林凋落物的 N、P、K年平均含量分别为 8. 79、0. 54、3. 26 g kg- 1.凋落物 P、K含量的
月变化较大 ,变异系数分别为 194. 9%和 40. 5%;N含量的月变化较小 ,变异系数为 5. 5%.说明 P和 K在
凋落前发生大量转移.
(2)福建柏人工林 N、P、K通过凋落物归还土壤 ,年归还量分别为 51. 275、2. 794、29. 416 kg hm -2.落
叶是养分归还的主要组分 , N、P归还量的月动态相似 , K归还量与 N 、P不同.
(3)福建柏人工林年归还的养分总量为 83. 486 kg hm -2 ,其中落叶归还量占归还总量的 69. 33%,落
枝占 13. 40%,其他组分占 8. 87%,落花和落果归还较少 ,分别占 3. 99%和 4. 41%.福建柏人工林的养分归
还总量远比其他针叶林高 ,这对维持林地的长期生产力具有积极的作用.
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(责任编辑:施晓棠 )　　
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