全 文 ：第 22卷　第 4期
2006年 10月
福建师范大学学报 (自然科学版 )
Journal of Fujian Normal Univ e rsity ( Na tural Science Edition)
Vo l. 22　 No. 4
Oct. 2006
文章编号: 1000-5277( 2006) 04-0107-05
福建柏和杉木人工林细根 N、 P养分含量动态
蒋宗垲
(福建农林大学莘口教学林场 , 福建 三明　 365002)
　　摘要: 研究细根养分含量的 4种动态: ( 1) 福建柏和杉木人工林细根 N、 P含量的差异 ; ( 2) 细根 N、 P
含量与细根直径的关系 ; ( 3)在细根衰老过程中是否发生 N、 P的转移 ; ( 4) 细根 N、 P含量是否有季节性的
变化 .从 1999年 1- 12月隔月应用连续根钻法对福建三明莘口林场福建柏和杉木人工林细根进行取样并测定
活、 死细根的 N、 P养分含量 . 结果表明: 福建柏人工林细根的 N、 P含量均比杉木人工林略大 , 且两者的 N、
P含量均随细根径级的减小而增加 ; 各径级死细根的 N、 P含量均略低于相应的活细根 , 说明细根在衰老过
程中发生了养分的转移但迁移量很小 ; 福建柏各径级细根 N、 P含量的动态变化表现为单峰型 , 在 9月最高 ;
杉木各径级细根 N、 P含量的动态变化亦表现为单峰型 , N含量高峰出现在 9月 , 而 P含量则在 9月或 11月
最高 .
关键词: 细根 ; 福建柏 ; 杉木 ; N; P
中图分类号: S718. 5　　　文献标识码: A
　收稿日期: 2006-02-24
　基金项目: 福建省自然科学基金资助项目 ( B0310014)
　作者简介: 蒋宗垲 ( 1966—　 ) , 男 , 福建尤溪人 , 工程师 , 从事森林经营管理工作 .
Dynamics of N and P Concentrations in Fine Roots of Plantations of
Fok ienia hodgingsii andCunninghamia lanceolata
JIANG Zong-kai
(X inkou Experimental Forest Farm , Fujian Agriculture and Forestry University , Sanming 365002, China )
Abstract: These are examined: ( 1) the di fference in nutrient concentrations of fine roo ts betw een
Fokienia hodginsii and Cunninghamia lanceolata , ( 2) the rela tionship betw een N , P concentrations and
fine roo t diameter, ( 3) w hether N and P rest ransloca tion occurs prior to roo t senescence, ( 4) w hether
there exist seasonal f luctua tion of N and P concentrations in fine roo ts. During January 1999 to
December 1999, the concentrations of N and P were measured fo r fine ro ot samples co llected f rom
sequential co res at bimonthly interv als in plantations of Fokienia hod ginsii and Chinese fi r
(Cunninghamia lanceolata ( Lamb. ) Hook. ) in Sanming , Fujian. The resul t show: Concentra tions of
N and P in Fokienia hodginsii planta tions fo r fine roo ts w ere sligh tly higher than in Cunninghamia
lanceolata plantations. Mean concentrations of N and P in bo th live and dead roo ts decreased wi th the
fine roo t diameter increasing. Comparisons of N and P concentrations in living ro ots and dead roo ts
show ed that the restranslocation of N and P from senesced fine roo ts w as small. Fo r Fok ienia
hodginsii of plantations, seasonal changes of N, P concentrations for fine roo ts of va rious diameter
classes show ed a single-apex curve w ith a maximum in September. Fo r Cunninghamia lanceolata , fine
roots of va rious diameter classes also show ed a sing le-apex curv e wi tha max imum concentration of N
in September and maximum P concentration in September o r November.
Key words: fine root; Fokienia hodginsii ; Cunningham ia lanceolata; ni t ro gen; pho spho rus
细根是陆地生态系统养分的重要来源 [1 ] .树木通过细根 (直径小于 2 mm)来吸收水分和矿物质 .虽
然树木细根只占总生物量的 5%左右 , 但其生长量可占森林总初级生产力的 50%～ 75% [2- 4 ] . 在陆地生
态系统中 ,细根的死亡是养分来源的一个重要途径 [5- 6 ] . 如在森林中 ,通过根系死亡向土壤输送的 N素
比地上凋落物多 18% ～ 58% [7- 8 ] .根在衰老过程中 ,即使是最小限度的养分迁移都会大大提高养分的再
利用效率 , 对细根的养分循环具有重要作用 [ 9- 10] .
由于细根寿命相对较短 , 其周转速率相当快 , 研究细根径级与 N、 P含量的关系 , 细根 N、 P含量
的动态 , 对更好地估计陆地森林生态系统的养分循环是非常重要的 . 论文研究了福建柏和杉木人工林
不同径级细根的 N、 P含量的差异 , N、 P含量与细根径级之间的关系 , 在细根的衰老过程中 N、 P是
否发生迁移以及 N、 P含量的动态变化 .
1　试验地概况
试验地位于三明莘口教学林场小湖工区 (北纬 26°11′30″,东经 117°26′00″) ,福建柏 ( Fok ienia
hodginsii )和杉木 (Cunninghamia lanceolata )人工林前身均为格氏栲 (Castanopsis kawakam ii )、米槠
(Castanopsis carlesii )等为主的天然林 , 1966年经皆伐后劈草炼山 , 穴状整地 , 1967年初用福建柏和杉
木实生苗营造人工纯林 , 试验地气候条件、 林分抚育措施、 标准地概况、 土壤理化性质等详见文献
[12 ].
2　研究方法
1999年 1- 12月隔月于月底用内径 6. 8 cm的土钻在样地的上中下部随机钻取土芯 30个 ,深度为 1
m , 取出土芯并用流动水浸泡、 漂洗、 过筛 , 拣出根系 , 用放大镜、 剪刀、 镊子等工具分出各目的树种
根 , 捡出直径 < 2 mm的细根 , 并根据根系外形、 颜色、 弹性、 根皮与中柱分离的难易程度来区分活死
根 . 分选出活、 死细根后 , 进一步细分成 3个径级 (细根直径 1～ 2 mm、 0. 5～ 1 mm、 < 0. 5 mm, 根
据选出的直径分别为 2、 1、 0. 5 mm的细根为标准进行目视分级 , 重复性较好 ) , 将全部根置于 80℃烘
箱中烘干至恒重后称重 ,并取部分样品以供室内分析用 . 细根 N、 P的测定采用硫酸-高氯酸消煮法 ,用
上海嘉定纤检仪器厂制造的 KDN-消化炉制备待测液 ,与 KDN- C型蒸馏定氮仪测定全 N,钼锑抗比色
法测定全 P[11 ] .
3　结果与分析
3. 1　福建柏和杉木人工林细根 N、 P含量的差异
福建柏杉木人工林细根 N、 P含量如表 1所示 , 福建柏林细根的 N含量为 7. 949× 10- 3 , 是杉木林
( 7. 354× 10- 3 ) 1. 08倍 ; P的含量为 0. 968× 10- 3 , 是杉木林 ( 0. 945× 10- 3 ) 1. 02倍 . 细根 (直径小
于 2 mm) 的 N、 P含量在福建柏和杉木人工林中的差异不大 , 福建柏细根的 N含量稍大于杉木 , 而 P
的含量亦是略大于杉木 ,表明福建柏和杉木人工林细根对 N、 P的吸收具有较大的相似性 . 这可能主要
与福建柏和杉木人工林立地条件的相近和气候条件的一致有关 . 一般来说 , 通过对森林凋落物 (包括
枯枝落叶和细根 ) 的分解作用 , 向土壤归还大量养分与有机物质 , 是森林生态系统自肥的重要机制之
一 . 而土壤的肥沃程度很大程度上是通过植物的养分含量反映出来 . 福建柏林细根比杉木林有更高的
N、 P含量 , 揭示出福建柏林土壤比杉木林的土壤更肥沃 . 这在很大程度上是由于福建柏林的凋落物的
分解速率比杉木林的更快 [12 ] , 土壤中 N、 P的积累更多 , 土壤变得更肥沃 , 这更有利于细根对 N、 P的
吸收 .
表 1　福建柏杉木人工林细根 N、 P含量 × 10- 3
树种 细根
N的含量 P的含量
福建柏 (Fok ienia hod ginsii) 7. 949 0. 968
杉木 (Cunninghamia lanceolata) 7. 354 0. 945
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3. 2　福建柏和杉木人工林细根径级与 N、 P含量的相关性
福建柏和杉木人工林细根的 N、 P含量如表 2所示 , 随着细根径级 (从 0～ 2 mm) 的增加 , 福建
柏林细根 N的含量从 10. 374× 10- 3减少到 5. 329× 10- 3 , P的含量从 1. 268× 10- 3减少到 0. 771× 10- 3 ;
杉木林细根N的含量从 10. 019× 10- 3减少到 5. 630× 10- 3 , P的含量从 1. 228× 10- 3减少到 0. 740× 10- 3 .
福建柏和杉木人工林的细根的 N、 P含量都随着细根径级 (从 0～ 2 mm)的增加而减少 . 随着细根径级
的增加 , N、 P含量急剧下降 , 这在太平洋银冷杉 ( Abies amabil is ) 林中的 N、 P[8 ] , 在硬木林和松树
林中的 N[ 7] , 在花旗松 (Douglas-f ir ) 中的 N、 P以及在智利辐射松 (Pinus radiata) 林中的 N、 P都
有类似的情况 [9 ] . Nambia r[ 9 ]已经报道了在智利辐射松林中细根的直径从 < 0. 5 mm增加到 0. 5～ 1. 0
mm时 N的含量减少 26% ,细根的直径增加到> 5 mm时则 N的含量减少 83% . 细根的直径越小 , N的
含量越高 [ 13- 15 ] . 这些结论与作者所得出的细根直径越小 , 其养分含量越高是相一致的 .
表 2　福建柏和杉木人工林细根的 N、 P含量 × 10- 3
树种 细根 1～ 2 mm
N P
0. 5～ 1 mm
N P
< 0. 5 mm
N P
福建柏
活根 5. 637 0. 842 　 8. 455 0. 926 　 10. 978 1. 412
死根 5. 021 0. 700 　 7. 836 0. 804 　 9. 771 1. 125
平均值 5. 329 0. 771 　 8. 145 0. 865 　 10. 374 1. 268
杉木
活根 6. 312 0. 726 　 6. 686 1. 012 　 9. 826 1. 204
死根 5. 853 0. 662 　 6. 301 0. 937 　 9. 148 1. 130
平均值 5. 630 0. 740 　 7. 484 0. 909 　 10. 019 1. 228
3. 3　福建柏和杉木人工林细根衰老过程中 N、 P的迁移
树叶在落叶前将部分养分迁移回树木的其他器官 , 以备下一个生长季到来之时利用 , 树木细根同
树叶一样 , 也有从树体脱落、 更新的过程 , 那么细根是否会象树叶那样在脱落之前将部分养分迁移回
活根呢?这里分析在福建柏和杉木人工林死细根和活细根的养分含量差异 ,以获得养分迁移的证据 .如
表 2所示 , 在福建柏和杉木人工林中活细根的 N、 P含量都要比相应的死细根高 , 如在福建柏林中活细
根 ( 1～ 2 mm) 中 N的含量 ( 5. 637× 10- 3 ) 是其相应死细根 ( 5. 021× 10- 3 ) 的 1. 12倍 , P的含量
( 0. 842× 10- 3 ) 是其相应死细根 ( 0. 7× 10- 3 ) 的 1. 20倍 ; 在杉木林中活细根 ( 1～ 2 mm) 中 N的含量
( 6. 312× 10- 3 )是其相应死细根 ( 5. 853× 10- 3 )的 1. 08倍 , P的含量 ( 0. 726× 10- 3 )是其相应死细根
( 0. 662× 10- 3 ) 的 1. 10倍 . 表明在福建柏和杉木人工林细根衰老过程中 , 发生了养分的迁移但是迁移
的量很少 . 福建柏细根中 P的迁移较大 , 这可能与福建柏细根的生物学特性有关 . 总的来说 , 细根在
衰老过程中 , 其 N、 P的迁移不多 ,这与细根在衰老过程中只有一小部分的养分被迁移的相关报道是一
致的 [7, 16 ] .
3. 4　福建柏和杉木人工林细根 N、 P含量的季节动态
福建柏林不同径级的细根的 N含量的季节变化表现为单峰曲线 , 其含量在 3月份最低 , 而后逐渐
升高并在 9月份达到最大值 , 随后再次下降 . 福建柏林细根夏秋两季的 N含量高于春冬两季的 N含量
(图 1) . 而不同径级的细根 P含量的季节变化与其 N含量的变化模式相反 , 表现为单谷型 , 在 1月份和
11月份维持较高水平 , 而在 5月份最低 (图 2) .
福建柏林细根 N、 P含量的季节变化与福建柏自身的生长模型和一年的气候变化是相关的 .在冬季
N含量较低是由于细根的活动性减弱和对 N吸收的终止 , 而存在较高的 P含量 , 表明福建柏林细根需
要大量吸收养分 P来提高自身抵御恶劣环境的能力 , 虽然细根的活动性减弱 , 但对养分 P进行了有选
择性的吸收 . 在早春 ( 3月 ) N含量最小可能是由于大量新根长出后对养分的稀释作用 . 在 5月份 , P
的含量出现最小值 ,则可能是由于天气回暖 ,树木不再需要大量吸收 P来提高自身抵抗逆境的能力 . 到
了夏季 , N、 P含量的增加则与细根活动性增强并增加了对养分的吸收有关 . 由于 N、 P的持续的积累 ,
细根 N、 P含量的最大值均出现在秋季 .
杉木林不同径级的细根的 N含量的季节变化与福建柏林的相类似 ,也表现为单峰曲线 , 其含量在 3
月份最低 , 而后逐渐升高并在 9月份达到最大值 , 随后再次下降 . 夏秋两季的 N含量高于春冬两季的
N含量 (图 3) . 而不同径级的细根 P含量的季节变化与福建柏林的 P含量的变化模式相似 , 亦表现为
109　第 4期　　　　　　　　　蒋宗垲: 福建柏和杉木人工林细根 N、 P养分含量动态
单谷型 , 在 1月份和 9月份维持较高水平 , 而在 3月份最低 (图 4) . 福建柏和杉木人工林细根的 N、 P
含量季节变化趋势的相似 , 则很大程度上是由于立地的相似和营林措施的相同 .
迄今为止 ,关于森林细根的养分含量季节性变化进行详细报道的文章不多 . McClaugherty et al. [7 ]
报道在混交的硬木林和赤松人工林中 , 虽然细根 N的含量显示出一定的季节性波动 , 但这些波动是非
常小且很不显著的 . 在北美云杉 (Picea sitchensis ) 的人工林中 , 活根 (直径小于 1 mm) N的含量显
示出相对较小的季节波动性 , 并且它暗示了在冬季这种波动可能代表了 N在根里的重新迁移和积
累 [17 ] . Nambia r[9 ]报道了在智利辐射松中没有证据表明细根的养分含量的季节性特征 .这与本文中福建
柏和杉木人工林细根的 N含量具有较明显的季节动态结论不符 , 可能是由于树种的生物学特性和气候
条件的不同引起的 .
图 1　福建柏人工林 N含量的季节性变化 图 2　福建柏人工林 P含量的季节性变化
图 3　杉木人工林 N含量的季节性变化 图 4　杉木人工林 P含量的季节性变化
4　结论
福建柏林细根的 N、 P含量比杉木林的高 ,这与福建柏人工林枯枝落叶比杉木具有更快的分解速率
是一致的 [12 ] , 表明福建柏人工林具有更快的养分周转速度 , 具有更强的自肥能力 , 这对改变我省单一
的林分结构具有十分重要的意义 ; 福建柏和杉木人工林的活细根和死细根的 N、 P养分含量都是随着细
根径级 (从 0～ 2 mm)的增加而减少 ; 福建柏和杉木人工林的各径级活细根和死细根之间 N、 P含量差
异不大 , 各径级死细根的 N、 P含量均略低于相应的活细根 , 表明细根在衰老过程中发生了养分的迁移
但迁移的量很少 ; 福建柏林各径级细根 N含量的动态变化表现为单峰型 , 9月最高 ; P含量的动态变化
表现为单谷型 , 5月最低 ; 杉木林各径级细根 N含量的动态变化亦表现为单峰型 , N含量峰值出现在 9
月 , 而 P含量的动态变化亦表现为单谷型 , 3月最低 .
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(责任编辑: 黄家瑜 )
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