全 文 ：文章编号:1006 － 1126 － 2015 (4) － 0352 － 06
油杉人工林生态系统养分分配格局
收稿日期:2015 － 09 － 20
基金项目:国家林业公益性行业科研专项 (201304108) ;福建省省属公益类科研院所基本科研专项 (闽林研〔2012〕25 号) ;福建省林业
科研项目 (闽林科〔2013〕5 号)
第一作者:高 楠 (1982—) ，男，工程师，硕士，从事森林生态研究。
通讯作者:肖祥希，教授级高级工程师，从事森林培育研究。
高 楠1，肖祥希1，王丽琴2，何文广1，陈金章2，
连细春3，黄声集3，黄学敏4
(1. 福建省林业科学研究院，福州 350012;2. 泉州市林业局，福建 泉州 362000;
3. 福建省永春碧卿国有林场，福建 永春 362600;4. 永春县林业局，福建 永春 362600)
摘 要:对位于福建省永春县 50 年生油杉 (Keteleeria fortunei)人工林的养分分配格局进行了研究，结果表明:
以 2 m区分段为单位，随着树高的升高，每个区分段树干、树皮各养分积累量总体上呈逐渐减小的变化规律，
树枝和树叶各养分积累量则总体上呈现出先变大后变小的变化规律。油杉单株 N、P、K、Ca、Mg元素积累量分
别为 1 758. 20 、103. 14 、963. 70 、572. 66 、288. 24 g。在林分养分的现存量中，乔木层的各养分现存量最大，
为 6 332. 80 kg /hm2;林下植被层其次，为 86. 58 kg /hm2;凋落物层最小，仅为 74. 06 kg /hm2。
关键词:油杉;人工林;生态系统;养分分配
中图分类号:S791. 15 文献标识码:A
Nutrient Allocation Pattern of Keteleeria fortunei Plantation Ecosystem
GAO Nan1，XIAO Xiang-xi1，WANG Li-qin2，HE Wen-guang1，
CHEN Jin-zhang2，LIAN Xi-chun3，HUANG Sheng-ji3，HUANG Xue-min4
(1. Fujian Academy of Forestry，Fuzhou 350012，China;2. Forestry Bureau of Quanzhou City，
Quanzhou，Fujian 362000，China;3. Fujian State Biqing Forest Farm，Yongchun，Fujian 362600，
China;4. Forestry Bureau of Yongchun County，Yongchun，Fujian 362600，China)
Abstract:The nutrient allocation pattern of 50-year-old Keteleeria fortunei plantation in Yongchun coun-
ty，Fujian province was studied. The results showed that the nutrient accumulation of every 2 m distin-
guishing part of trunk and bark increased with tree height increasing，and that of branch and leaf in-
creased，followed by decreasing. The nutrient accumulations of N，P，K，Ca and Mg in Keteleeria fortu-
nei individual plants were 1 758. 20 g，103. 14 g，963. 70 g，572. 66 g，and 288. 24 g respectively. In
standing crop of forest nutrient，the standing crop of nutrient in tree layer was 6 332. 80 kg /hm2，which
was dominated. That of undergrowth layer was 86. 58 kg /hm2，which was the second. That of the litter
layer was 74. 06 kg /hm2，which was the least.
Key words:Keteleeria fortunei;plantation;ecosystem;nutrient allocation
第 44 卷 第 4 期 广 西 林 业 科 学 Vol. 44 No. 4
2015 年 12 月 Guangxi Forestry Science Dec. 2015
油杉 (Keteleeria fortunei)为松科 (Pinaceae)
大乔木，喜光树种，其根系粗壮、发达，对土壤
的适应性较广，适宜干旱环境。其树干端直，木
材黄褐色，材质重，纹理直，耐水湿，抗腐性强，
是珍贵用材树种;其树形优雅美观，枝叶茂密浓
绿，具有很高的观赏价值，是非常优良的园林绿
化树种。目前关于油杉的研究不多，主要集中在
其生物学和生态学特性以及育苗和造林等方面，
吴文珊等［1］对油杉染色体核型进行了研究，李国
平等［2 － 4］对油杉花粉发育与传粉过程进行了研究，
韦增健等［5］对油杉育苗进行了研究，朱积余等［6］
对油杉人工造林进行了研究。营养元素的含量状
况在植物生长和发育过程中起着重要的作用［7］，
本文通过对油杉人工林养分的垂直分布规律和生
态系统各组分养分现存量进行分析，揭示了油杉
人工林生态系统养分分配格局，为油杉人工林的
科学经营提供理论依据。
1 试验地概况
试验地点在福建省永春县桃城镇大坪村，海
拔 490 ～ 590 m，地理坐标为 118°1744″E，25°21
05″N。土壤种类为山地红壤，土层深厚，立地质量
等级为 II 级，林下植被主要为亚热带常绿阔叶树
种和蕨类植物。该地属南亚热带季风气候区，气
候温暖湿润，雨量充沛，年平均降水量 1 676. 3
mm，极端最 高 气 温 39. 2℃，极 端 最 低 气 温
－ 3. 2℃，年平均气温 20. 4℃，≥10℃的年平均积
温 6 984. 0℃，年无霜期 310 d。群落面积约 2 hm2，
2000 年已划为自然保护小区［8］。
2 材料与方法
2. 1 材料来源
2014 年 8 月，在试验山场的上坡、中坡和下
坡 3 处各设立 1 个 20 m × 20 m 的样地，调查样地
内油杉的胸径、树高、枝下高、冠幅等因子，然
后根据油杉的平均胸径和平均树高，在各固定样
地选择标准木 2 株，共选取 6 株标准木进行养分
分析［9］。
2. 2 研究方法
2. 2. 1 单株生物量垂直分布测定
标准木伐倒后，在地上部分以 2 m 为区分段，
测定树干、树皮、树枝、树叶鲜重并分别取样。
地下部分采用全根挖掘法，按照大于 15 cm 的主
根、10 ～ 15 cm 的大根、5 ～ 10 cm 的侧根、3 ～ 5
cm的粗根，1 ～ 3 cm 的细根，小于 1 cm 的毛细根
分级称鲜重，并对各器官取样。
林分生物量采用间接收获法调查［10］。用平均
单株生物量乘以林分的株数计算出地上部分生物
量;地下部分按林分单株全根生物量和林分株数
(1 683 株 /hm2)计算;林下植被生物量和凋落物
生物量用样方收获法。在每个标准地内各设 3 个 1
m ×1 m的样方［11］。油杉单株生物量分布见表 1。
表 1 油杉单株生物量的分布 g
Tab. 1 Distribution of biomass in Keteleeria fortunei individual plants
高度器官 0 ～ 2 2 ～ 4 4 ～ 6 6 ～ 8 8 ～ 10 10 ～ 12 12 ～ 14 14 ～ 16 16 ～ 18 18 ～ 20 20 ～ 22 总计
树干 42. 54 34. 32 29. 09 24. 45 21. 70 17. 44 15. 72 15. 04 13. 68 2. 50 1. 81 218. 29
树皮 8. 08 7. 76 7. 07 6. 64 5. 79 4. 97 4. 78 4. 66 2. 29 2. 08 0. 50 54. 61
树枝 2. 49 8. 35 14. 51 15. 98 3. 03 3. 97 48. 33
树叶 0. 26 1. 51 3. 68 6. 34 2. 34 1. 31 15. 44
地上小计 50. 62 42. 08 36. 16 31. 09 27. 49 25. 16 30. 35 37. 89 38. 29 9. 95 7. 59 336. 67
d ＞ 15 52. 98
10 ＜ d ＜ 15 6. 01
5 ＜ d ＜ 10 13. 08
3 ＜ d ＜ 5 4. 41
1 ＜ d ＜ 3 1. 67
0 ＜ d ＜ 1 0. 84
地下小计 79. 00
合计 415. 67
353第 4 期 高 楠，肖祥希，王丽琴，等:油杉人工林生态系统养分分配格局
2. 2. 2 养分特性的测定
对样品的养分含量进行测定。N元素采用德国
Elementar Vario MAX CNS 元素分析仪进行测定，
其它元素采用硫酸 －高氯酸消煮法，P 元素的测定
采用钼锑抗比色法，比色用 HITACHI U － 3210 分
光光度计，K、Ca、Mg 元素的测定采用 HITACHI
Z － 2000 原子吸收分光光度计测定［12］。
3 结果与分析
3. 1 油杉单株养分积累量分布
3. 1. 1 油杉地上部分单株养分积累量分布
从表 2 可以看出，各区分段树干和树皮 N 养
分积累量随着高度的升高总体呈逐步下降的变化
趋势，最大值出现在 0 ～ 2 m 处，分别为 74. 89、
44. 85 g，最小值出现在 20 ～ 22 m 处，分别为
3. 72、2. 69 g，最大值分别为最小值的 20. 14 倍和
16. 66 倍。树枝和树叶 N养分积累量随着高度的升
高呈先增加后下降的变化趋势，最大值出现在 16
～ 18 m处，分别为 171. 19、67. 92 g，最小值出现
在 10 ～ 12 m处，分别为 27. 84、3. 78 g，最大值分
别是最小值的 6. 15 倍、17. 96 倍。N 元素总的积
累量随着高度的升高呈先下降后增加再下降的变
化趋势，最大值出现在 16 ～ 18 m处，为 279. 63 g，
最小值出现在 20 ～ 22 m处，为 62. 98 g，最大值是
最小值的 4. 44 倍。
和 N养分分配规律相似，各区分段树干和树
皮 P 养分积累量随着高度的升高总体呈逐步下降
的变化趋势，最大值出现在 0 ～ 2 m 处，分别为
7. 53、1. 66 g，最小值出现在 20 ～ 22 m 处，分别
为 0. 38、0. 11 g，最大值分别是最小值的 19. 82
倍、15. 09 倍。树枝和树叶 P养分积累量随着高度
的升高呈先增加后下降的变化趋势，最大值出现
在 16 ～ 18 m 处，分别为 8. 13、3. 23 g，最小值出
现在 10 ～ 12 m 处，分别为 1. 36、0. 10 g，最大值
分别是最小值的 5. 98 倍、32. 3 倍。P 元素总的积
累量随着高度的升高呈先下降后增加再下降的变
化趋势，最大值出现在 16 ～ 18 m 处，为 14. 72 g，
最小值出现在 20 ～ 22 m 处，为 3. 17 g，最大值是
最小值的 4. 64 倍。
各区分段树干和树皮 K 养分积累量随着高度
的升高呈先下降后上升再下降的变化趋势，最大
值出现在 0 ～ 2 m 处，分别为 33. 18、20. 68 g，最
小值出现在 20 ～ 22 m 处，分别为 3. 04、2. 04 g，
最大值分别是最小值的 10. 91 倍、10. 13 倍。树枝
和树叶 K养分积累量随着高度的升高呈先上升后
下降的变化趋势，最大值出现在 16 ～ 18 m 处，分
别为 74. 35、29. 50 g，最小值出现在 10 ～ 12 m处，
分别为 11. 76、1. 24 g，最大值分别是最小值的
6. 32 倍、23. 79 倍。K元素积累量随着高度的升高
呈先下降后上升再下降的变化趋势，最大值出现
在 16 ～ 18 m处，为 136. 27 g，最小值出现在 20 ～
22 m处，为 29. 65 g，最大值是最小值的 4. 60 倍。
各区分段树干和树皮 Ca 养分积累量随着高度
的升高总体呈逐步下降的变化趋势，最大值出现
在 0 ～ 2 m处，分别为 22. 86 、23. 33 g，最小值出
现在 20 ～ 22 m 处，分别为 1. 22、1. 13 g，最大值
分别是最小值的 18. 69 倍、20. 61 倍。树枝和树叶
Ca养分积累量随着高度的升高呈先上升后下降的
变化趋势，树枝 Ca养分积累量的最大值出现在 14
～ 16 m 处，为 57. 68 g，树叶 Ca 养分积累量的最
大值出现在 16 ～ 18 m处，为 21. 32 g，最小值出现
在 10 ～ 12 m 处，分别为 9. 88、1. 45 g，最大值分
别是最小值的 5. 84 倍、14. 67 倍。Ca 元素总的积
累量随着高度的升高呈先下降后上升再下降的变
化趋势，最大值出现在 14 ～ 16 m 处，为 97. 26 g，
最小值出现在 20 ～ 22 m处，为 20. 11 g，最大值是
最小值的 4. 84 倍。
各区分段树干和树皮 Mg 养分积累量随着高度
的升高总体呈逐步下降的变化趋势，最大值出现
在 0 ～ 2 m 处，分别为 8. 40、7. 27 g，最小值出现
在 20 ～ 22 m处，均为 0. 50 g，最大值分别是最小
值的 16. 8 倍、14. 54 倍。树枝和树叶 Mg 养分积累
量随着高度的升高呈先升高后下降的变化趋势，
最大值出现在 16 ～ 18 m 处，分别为 38. 35、15. 22
g，最小值出现在 10 ～ 12 m 处，分别为 3. 48、
0. 60 g，最大值分别是最小值的 11. 02 倍、25. 37
倍。Mg元素总的积累量随着高度的升高呈先下降
后上升再下降的变化趋势，最大值出现在 16 ～ 18
m处，为 59. 62 g，最小值出现在 8 ～ 10 m 处，为
9. 70 g，最大值是最小值的 6. 15 倍。
植物器官营养元素的积累量受营养元素的浓
度和植物器官的生物量两方面因素的影响。营养
元素的浓度也受两个方面因素的影响，一是植物
的遗传特性，二是受到环境因素的影响，其中植
物的遗传特性起到主导作用。从各营养元素总的
积累量来看，N元素积累量在 5 个元素中最大，P
元素积累量最低。
453 广 西 林 业 科 学 第 44 卷
表 2 油杉单株养分积累量的垂直分布 g
Tab. 2 Vertical distribution of nutrient accumulation in Keteleeria fortunei individual plants
养分
高度
器官
0 ～ 2 m 2 ～4 m 4 ～6 m 6 ～8 m 8 ～10 m 10 ～12 m 12 ～14 m 14 ～16 m 16 ～18 m 18 ～20 m 20 ～22 m 总计
树干 74. 89 60. 43 51. 22 43. 05 34. 36 27. 62 24. 89 23. 82 28. 08 5. 14 3. 72 377. 21
树皮 44. 85 43. 08 39. 24 36. 86 31. 44 26. 99 25. 93 25. 31 12. 43 11. 30 2. 69 300. 12
N 树枝 27. 84 93. 52 162. 51 171. 19 32. 46 42. 53 530. 05
树叶 3. 78 21. 72 52. 93 67. 92 25. 07 14. 03 185. 45
小计 119. 75 103. 51 90. 46 79. 91 65. 80 86. 22 166. 06 264. 56 279. 63 73. 96 62. 98 1392. 82
树干 7. 53 6. 08 5. 15 4. 33 3. 65 2. 93 2. 64 2. 53 2. 85 0. 52 0. 38 38. 57
树皮 1. 66 1. 60 1. 45 1. 37 1. 28 1. 10 1. 06 1. 03 0. 51 0. 46 0. 11 11. 64
P 树枝 1. 36 4. 56 7. 93 8. 13 1. 54 2. 02 25. 55
树叶 0. 10 0. 60 1. 47 3. 23 1. 19 0. 67 7. 26
小计 9. 19 7. 67 6. 60 5. 69 4. 93 5. 50 8. 87 12. 96 14. 72 3. 72 3. 17 83. 02
树干 33. 18 26. 77 22. 69 19. 07 16. 92 13. 60 12. 26 11. 73 22. 99 4. 20 3. 04 186. 47
树皮 20. 68 19. 87 18. 10 17. 00 20. 42 17. 53 16. 85 16. 44 9. 44 8. 58 2. 04 166. 95
K 树枝 11. 76 39. 52 68. 67 74. 35 14. 10 18. 47 226. 86
树叶 1. 24 7. 10 17. 31 29. 50 10. 89 6. 09 72. 13
小计 53. 86 46. 64 40. 79 36. 07 37. 35 44. 13 75. 73 114. 16 136. 27 37. 77 29. 65 652. 41
树干 22. 86 18. 45 15. 64 13. 14 12. 42 9. 98 9. 00 8. 61 9. 24 1. 69 1. 22 122. 25
树皮 23. 33 22. 41 20. 41 19. 17 13. 22 11. 34 10. 90 10. 64 5. 23 4. 75 1. 13 142. 53
Ca 树枝 9. 88 33. 19 57. 68 53. 73 10. 19 13. 35 178. 02
树叶 1. 45 8. 34 20. 33 21. 32 7. 87 4. 40 63. 72
小计 46. 20 40. 86 36. 05 32. 31 25. 64 32. 66 61. 43 97. 26 89. 51 24. 50 20. 11 506. 52
树干 8. 40 6. 78 5. 75 4. 83 3. 91 3. 14 2. 83 2. 71 3. 76 0. 69 0. 50 43. 28
树皮 7. 27 6. 98 6. 36 5. 98 5. 79 4. 97 4. 78 4. 66 2. 29 2. 08 0. 50 51. 66
Mg 树枝 3. 48 11. 69 20. 31 38. 35 7. 27 9. 53 90. 64
树叶 0. 60 3. 47 8. 46 15. 22 5. 62 3. 14 36. 52
小计 15. 67 13. 76 12. 11 10. 80 9. 70 12. 19 22. 77 36. 15 59. 62 15. 66 13. 67 222. 10
3. 1. 2 油杉地下部分单株养分积累量分布
地下部分不同径级根的养分积累量差别很大
(表 3)。直径大于 15 cm 的根桩 N、P、K、Ca、
Mg 各养分积累量均为最大，分别为 272. 68、
14. 43、230. 18、54. 96、98. 01 g，分别占地下部
分各养分元素总积累量的 74. 63%、71. 72%、
73. 94%、83. 10%、68. 53%。直径小于 1 cm 的毛
细根 N、P、K、Ca、Mg 各养分积累量均为最小，
分别为 2. 01、0. 16、2. 33、1. 05、1. 09，分别占
地下部分各养分元素总积累量的 0. 55%、0. 16%、
0. 75%、1. 59%、0. 76%。
553第 4 期 高 楠，肖祥希，王丽琴，等:油杉人工林生态系统养分分配格局
表 3 油杉地下部分单株养分积累量的分布 g
Tab. 3 Distribution of nutrient accumulation in underground of Keteleeria fortunei individual plants
径级 d ＞15 cm 10 cm ＜ d ＜15 cm 5 cm ＜ d ＜10 cm 3 cm ＜ d ＜5 cm 1 cm ＜ d ＜3 cm 0 cm ＜ d ＜1 cm 小计
N 272. 68 30. 94 41. 67 14. 06 4. 01 2. 01 365. 38
P 14. 43 1. 64 2. 68 0. 9 0. 31 0. 16 20. 12
K 230. 18 26. 12 35. 91 12. 11 4. 64 2. 33 311. 29
Ca 54. 96 6. 24 1. 34 0. 45 2. 09 1. 05 66. 14
Mg 98. 01 11. 12 22. 90 7. 72 2. 18 1. 09 143. 01
3. 2 油杉人工林生态系统养分现存量
将林分中各组分的生物量乘上各元素的浓度
得到森林生态系统的养分现存量。养分现存量反
映了在特定的时间内，贮存在林分内的植物营养
元素的积累量。虽然林分养分现存量的分配格局
受到林分生物量的影响，但却和生物量分配格局
有所不同。
在油杉人工林生态系统中，各组分营养元素
库存量的差异较大 (表 4)。乔木层各器官 P 养分
库存量以树干为最大，达 64. 92 kg /hm2，占乔木层
的 37. 40%。N 和 Ca 养分库存量则以树枝为最大，
分别达 892. 07、299. 60 kg /hm2，分别占乔木层的
30. 15%和 31. 09%。K和 Mg养分库存量以树根为
最大，分别达 523. 90、240. 69 kg /hm2，分别占乔
木层的 32. 30% 和 39. 17%。树叶各养分库存量
最小。
乔木层中 N、P、K、Ca、Mg 的现存量分别达
到了 2 959. 05、173. 58、1 621. 91、963. 78、614. 48
kg /hm2，分 别 占 林 分 总 现 存 量 的 97. 44%、
97. 70%、97. 76%、97. 26% 和 97. 70%。在整个
林分各元素现存量中，乔木层养分现存量所占比
例最大;其次为林下植被层，其养分总现存量为
86. 58 kg /hm2，占林分总现存量的 1. 33%;枯落物
层的养分现存量较小，养分总现存量为 74. 06
kg /hm2，占林分总现存量的 1. 14%。
表 4 油杉人工林林分养分现存量的分配
Tab. 4 Standing crop distribution of stand nutrient in Keteleeria fortunei plantation
组分 树干 树皮 树枝 树叶 树根 乔木层 林下植被层 枯落物层 林分
养分现
存量 /
(kg /hm2)
N 634. 84 505. 11 892. 07 312. 11 614. 93 2 959. 05 42. 90 34. 86 3 036. 81
P 64. 92 19. 58 43. 00 12. 21 33. 86 173. 58 2. 53 1. 56 177. 67
K 313. 82 280. 98 381. 81 121. 40 523. 90 1 621. 91 19. 83 17. 35 1 659. 09
Ca 205. 75 239. 88 299. 60 107. 24 111. 31 963. 78 14. 33 12. 83 990. 94
Mg 72. 85 86. 94 152. 54 61. 46 240. 69 614. 48 6. 99 7. 45 628. 93
总计 1 292. 18 1 132. 49 1 769. 02 614. 42 1 524. 69 6 332. 80 86. 58 74. 06 6 493. 44
各养分所
占百分比
(%)
N 21. 45 17. 07 30. 15 10. 55 20. 78 97. 44 1. 41 1. 15
P 37. 40 11. 28 24. 77 7. 04 19. 51 97. 70 1. 42 0. 88
K 19. 35 17. 32 23. 54 7. 49 32. 30 97. 76 1. 20 1. 05
Ca 21. 35 24. 89 31. 09 11. 13 11. 55 97. 26 1. 45 1. 30
Mg 11. 86 14. 15 24. 82 10. 00 39. 17 97. 70 1. 11 1. 19
总计 20. 40① 17. 88① 27. 93① 9. 70① 24. 08① 97. 53② 1. 33② 1. 14②
①指乔木层各器官养分现存量在乔木层养分总现存量中所占比例;②指林分各组分养分现存量在林分养分总现存量中
所占比例。
4 结论与讨论
油杉单株养分积累量的分配规律是单株生物
量分配规律与养分浓度分配规律两种因素共同作
用的结果。随高度的升高，以 2 m为区分段各区分
段树干和树皮各养分积累量总体上呈现出逐渐减
653 广 西 林 业 科 学 第 44 卷
小的变化趋势，而树枝和树叶的各养分积累量则
总体上呈现出先升高后下降的变化规律。地上部
分各器官不同元素的积累量顺序为 N ＞ K ＞ Ca ＞ Mg
＞ P;地下部分不同元素的积累量顺序为 N ＞ K ＞
Mg ＞ Ca ＞ P;整株油杉不同元素的积累量顺序为 N
＞ K ＞ Ca ＞ Mg ＞ P。
在林分养分的现存量中，各养分现存量均以
乔木层的现存量为主，林下植被层次之，凋落物
层最小。从总养分现存量在乔木层各器官的分配
看，树干 ＞树根 ＞ 树皮 ＞ 树枝 ＞ 树叶，和生物量
分配规律一致，说明在油杉林分养分现存量的分
配中，生物量的分配起了主导性的作用。从乔木
层不同元素现存量看，N的现存量最大，P 的现存
量最小。
通过对实验结果进行分析，可以发现，油杉
人工林各器官 P 养分的浓度偏低，而其它元素浓
度较大，这可能与南方土壤的养分结构和树种特
性有关，因此油杉人工施肥，多施一些磷肥效果
会较好。但由于本研究未做植物养分积累量的动
态分析和土壤养分的测定，在施肥的方式和施肥
的比例方面尚无法提供科学的理论支持，因此，
下一步可以对林木对养分动态需求和土壤的供给
能力等方面进行深入研究。
致谢:本研究得到了国家林业局南方山地用材林培育重点实
验室和福建省森林培育与林产品加工利用重点实验室的资助，还
得到了永春县林业局邹秀红、郭志坚和福建省永春碧卿国有场郭
福泰的帮助，在此一并致谢!
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