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美国黄杉人工林与北美深浓赤杨混交的生态系效益



全 文 :
直径增长 鼠 , 北美深浓赤杨树干按 l 厘米径
级记数 。
地上部分的生物量和生产量一一应用回
归方程对两个树种地上部分 的植物生物量和
木质生物量 的增加值提供估算 。 为了产生回
归方程式 , 对 14 棵北美深浓赤杨进行了树干
解析 , 将所有树叶从枝条上摘下 , 在温度80 七
的烘箱内干燥 2 4小时 , 然后称重 。 直径沿树
干每 2 米一个测定层 , 树积的计算用黑拌树
干样品的烘干重的生物量基数转换 .
我们为北美深浓赤杨配制了 下 列 方程
式 :
组成部分 方程式
L o g e 生物量 = 2 . 8 2 + 2 . 3s L o g e D I . : 0 . 8 8
L o g e 生物量 = 4 . 5 0 + 2 . 3 L o g e D , . : 0 . 9 7
克 ; 胸高直径 厘米 ; 直径范围 2 一 7 厘米
估计参数
17 2
2 7 6
干叶
( 生物量
美国黄杉树干 ( 木材和树皮 ) 生物量的
计算是应用 G h ol z ( 19 7 9 ) 的一 个 回 归 方
程 , 叶的生物量从每种立地上随机地取 5 株
树 (直径为立地上 平均木直径的士 1厘米 ) ,
分成 2 米一段 , 记载每段 的枝条数 , 从每段挑
选一平均枝 , 摘下全部叶 , 烘千称重 . 每公顷
平均的叶生物量预 计为 9 10 公斤 、 m 一 2 ( S E =
8 0公斤 , m 一 2 ) , 若 借 用 G h o l z ( 1 9 7 9 )叶生物
里回归方程式 、 则低估我们实 侧 值 的阳一
7 。肠 . 枝条生物量按叶生物量 14 。肠 计 算 。
北美深浓赤杨地上部分每年 ,的净初级生
产量是 从已计算出来的叶生物量加上前 五年
平均每年的树干增加量 . 美国黄杉的生产量
是叶生物量的 x / 5 ( C o l e a n d o t h e r s 10 6 7 )
加上树干枝条每年增加的平均值 . 因为植物
死〕` : 数没有包括进去 , 本研究所提供的净初
级生产量为数值是最低值 .
「木的生物量和生产量 : 下层针叶树的
生物量一一美 国西部 侧 柏 ( T h幻 a lP i o at a
D o ` n e x D

l o n ) 和低于 4 米高 的 美 国
黄杉 的生物量 采用改进了的加 拿 大 铁 杉
( T
s u g e C a n n a d e o s i s ( L ) C
a r r
) 树 干方
程式计算出来的 . 生产量任意地假定它相当
于下层针叶树生物量的 10 肠 。
灌木和草本的生物量是从每种 10 个 1 。 色
的样地上剪取并称重 ,沙龙的白珠树 【G au l -
h 。 r i a S h . l l o n ( P u r s h ) 〕 和 小菜 〔B e -
r b e v i i : N e r v o s a ( P
u r s h ) 〕 构成生 物 t
的 9 0肠 ; 较少种 包 括 欧 洲蔗 〔P t e r i d i u m
a q i l i n u m ( L ) K
u h n 〕 , 小 叶 越 桔 ( V a -
c c i n i “ m p a r v i l i u m S m i e h ) 和三叶 裸 花
草 〔A e h l y ` t r i p h y l l u m ( s m i e h ) D C〕 .
生产量按生物量的 26 肠计算 ( T u r n e : a n d
l o n g 一。 7 5 ) 。
营养元素分析一一美国黄杉 叶 采 集 于
19 79 年 8 月初 , 从每种立地各自五株树上采
集组成 1。个样品 . 老针叶全部采 自主轴第五
盘枝条顶部 (从枝条上全光照区摘取 ) 。 北美
深浓赤杨的 10 个样品是 1 9 8 1年八月采集的 .
木本组织的样品来 自美国黄衫的干和皮 ( 从
增长的核心取 )和枝条 (在叶取样操作的同时
获得 )以及北美深浓赤杨的茎和皮 (从茎的横
断面取 ) .
全氮甩硫酸测定 , 微量氮一一克化定氮
仪 , 运用自动分析 技 能 加 热 提取 ( A l l e n
10 7 4 )
; 全磷 , 钙 , 镁 , 钾以及其它营养元
素用高氯酸硝酸盐硝化 , 叶的亚硝酸盐一一
硫用。 . IN 盐酸 煮沸后 , 用碘酸 、 秘还原法 ( K -
o w o l e k o a n d L
o w e 1 9 7 2 )
, 全硫借助于 自
动 分析技术灰化一一溶化后 , 用 碳酸氢钠加
氧化银 ( L e . a n d w e l l s 1 9 5 0 ) .
下层针叶树的营养元素含量按 Y 。 。 皿 g和
G 印 e n et r ( 19 6 了 ) 改进了的东部铁 杉 方程
式计算出来 , 灌木和草本是按 T 。 ;· n e r a n d
o 土h e r s ( 2 5 7 5 ) 的浓度估算的 .
一 枯落物一一 19 81 年 1 月 l 日在每种立地
上设置 20 个枯落物收集网 。 叶状的和非木质
的枯落物收集在 80 一一 l 塑料吊桶 ( 吊桶开
口直径 45 c m ) , 吊桶与 1 毫米孔径的尼龙 绳
成一直线 , 恰好秋季叶落下 ,但 : 9 81 年叶落下
却在 6 月 15 日 . 木质枯落物是 19 81 年 6 月 15
日收集在 10 个 l m 吕 的 四 分器 中 , 7 月 以
前从立地上取出 . 营养元素浓度测定按植物
营养元素测定方法 , 从非木质帅枯落物中取
出三种综合样品进行测定 .
林地死地被物和土壤一一死地被物的样
品 ( 2 5 只 2 5 c m . )是从各立地 30 个任意位置上
收集的 , 气干分成三类 : 木质的 ( 枝条和小
枝 ) , > Z o rn 的 ( 几乎都是叶 ) , < Z m m
的 。 各类三个综合样品营养元素 含 量 的 分
析 , 与 已叙述过的植物营养元素分析的程序
相同 。 林地死地被物的生物量是根据一次灰
分逸出 ( 在 47 5 ℃着火 4 小时 ) 的纪录
在各自立地上挖 10 个土坑 , 坑面取样深
度为 : 0一 o e m ; x o一 Z o e m ; 2 0一 3 5 e m ;
35 一50 c m . 土壤气干过筛 , < 2 m m 的部分
在水溶液 中分析 P H值 ; 全氮分析是根据以前
提到 的程序 : 全碳运 用沃克利 ( W al ke y )一
一布赖克 ( lB a c k) 湿氧化方法 ; 可提取 磷应
用布雷 (B r a y )方法 ; 钾 、 钙和镁用 IN N ac l抽
取 . 氮 的有效性指标 县在混度 40 ℃的仄气环
境中培养7天后 用 I N K CI 抽取测定按态氮 。
统计分析一一对各立地上 已计算 出来的
主要数值进行 T检验 , 其结果表明 , 两立地上
的平均值具有显著性差异
( P < 0
.
1 0 ) 和 4 0 拍 ( P < 0 . 0 1 ) 。 虽然北美
深浓赤杨没有明显改变美国黄杉的立木度或
林分总断面积 ( P > 。 . 1 0 ) , 然 而平均胸径
以.及 5 年的断面积棍交立地上分别大 13 肠和
3了沁 。 棍交林生态系地上部分的生物量和生
产量 ( 包括美国黄杉的 、 赤杨的 、 林下的 、
地面的 ) 分别大 5 肠和 70 呢 .
营养物质的浓度和含量一一北美深浓赤
杨立地上 的美国黄杉叶内的氮浓度始终高于
非赤杨立地上黄杉叶内的氮浓度 , 但是 ,磷 、
硫 、 5 0 。一 S , C a , M n , Z n 和 F e 的浓度却
是混交林地的黄杉叶低于纯林地的黄 杉 叶 。
地上部分总生物量的营养元素含量混交林地
总 _是` 高 于 纯 林 地 。 植 物 和 地 面 物 质 的
;
` ’
含氮总量混交林地 比纯黄杉林地多 35 。公斤 、
公顷一 1 .
枯落物一一两地枯落物的生物量和营养
元素含量的差别比其它任何参数都大 . 枯落
物总量混交林比纯林多 3 . 6倍 , 营养元素含量
的同一参数混交林 比黄杉纯林多 3 一 7 倍 ,
混交林内大量木质化的枯容物是 由于美国黄
衫树冠 日益扩展而使赤杨逐渐死亡造成的 。
土壤一一北美深浓赤杨对土壤 的效益主
要限于顶部 1 o c m 的矿质上层 。 已查明该土层
内的全氮和有效氮 , 全碳以及可抽取的磷 ,
镶: 镁的浓度显著地提高 · 其 中有效氮的平
均指标 , 在所有取样深度 的土层均有较大的
提高 , 混交林地土壤 中较多的阳离子浓度却
没有在美国黄杉的叶浓度 中表规出来 .
结 果
地上部分的生物量和生产量一一混交林
立地比纯针叶林立地上美国黄杉的总生物量
大 20 肠 , 树干的生物量和生产量分别大 30 肠
: 讨 论
· 美国黄杉纯林地土壤 中的全氮是 15 60 公
斤 、 公顷一 ’ , 这个值 比 巳报道的太平洋西北
部森林土壤的几乎所有值都低 ( C 、 f 、
T u r n a r 一9 7 9 , C o l e a n d K a p p 19 8 1 )
.
这个值是美国黄杉叶的低浓度氮和低有效态
氮的组合体 , 说明土壤中氮的严重不足 .
的严重不足 ,
有北美深浓赤杨混交的美国 黄 杉 叶 的
氮浓度 明显地嘈加 , 但也曾经有 低 于 1 . 1%
的报 道 ( V a n a n d D r i o s s c h e 19了。 ) 。 氮
增加最明显的是混交林地的矿质上壤层 , 该
层比黄杉纯林地的氮多 3 6 公斤 、 公顷一 ’ ,
再加上植物和地被物增加的氮 , 整个混交林
生态系 比纯林生态 系 增 加 氮 6 86 公斤 、 公
顷 一 ` , 即每年每公顷增加氮 30 公斤 。 利用 乙
炔还原法 , B in kl e y 推算 , 该混交林生态系
氮固定的连年值 19 8 0年是 20 公斤 、 公顷 一 “
并且推测在 日益扩张的针叶树树冠下 , 深浓
赤杨的生活力正在 下降 , 可能会出现比常年
的平均值较低 的连年值 , 本研究巳增大了的
计算结果 证实了 iB u kl e y 的推测 。
二 G r ie r 1 9了9年报道过美国黄杉 林 分 地
上部分的平均净初级生产量为 1 3 4。 。公斤 、
公顷 一 ` 、 年 一 ` , 我们的研究美国 黄 杉 纯 林
比池的平均数值低 36 肠 , 而混交林地 上 的
袭国黄杉却超过了他的平均数值 . 枯落物中
氮含量 的增加是较大的 , 维克 萨克 ( V it .o
us
e k 1 9 8 2 ) 为森林温 度 编了一张 广 泛 的
表 , 北美深浓赤杨在维氏的生态系温度表上
排在枯落物含氮量高的位置 : 我们的研究结
果证实了北美深浓赤杨对增加森林养分循环
具有较高的潜能 , 并且通过北美深浓赤杨固
氮以提高生产率己列入森林经理程序 。 估算
红恺木的固氮范围 8 0一工50 公斤 、 公顷一 ’ 、
年一 ` ( B i n k e y 1 9 5 1 ) , 该指标超过了北 美
深浓赤杨在我们 的研究地 和其它文献上的固
氮数值 , 然而北美深浓赤杨对生态系统功能
的影响和红恺木 卜分类 似 , 例如 , 在一块 3。
年 生 的 红 恺木混交林内 , 美国黄杉地上部
分的净初级生产量比纯林大 42 肠 , 枯落物中
的氮多 4 . 6倍 ( C o l e 19 7 8 , 1 9 5 1 ) 。 这跟北
美深浓赤杨对美国黄杉的作用出乎意料地类
似 ( B i n k e y 一。 5 3 ) 。 看来 , 不是简单的固
( 下接第 7 页 )
有开发前景的好树种
一一余甘子
余甘子俗称余甘 、 油甘 、 牛甘果 。 属大戟
科叶下珠属的落叶小乔木 , 原产马来西亚 、
印度等地 。 我国台湾 、 福建 、 广东 、 云南 、
广西 、 四川等省 、 区均有分布 。 我区百色地
区野生面积很大 , 种类较多 。 余甘是一种生
态效益好 、 经济价值高的多用途树种 。 根系
十分发达 , 在荒芜山丘 , 沟边溪旁 以及砂土
碎石地带均能生长 , 萌孽能力强 、 蓄水 固土
作用大 , 是荒山 、 四旁绿化和保持水土的优
良树种 。 余甘栽培容易 , 花工省 , 投产快 、
产量高 、 盛果期长 。 嫁接后 1 一 2 年就开始
结果 , 5 年后平均株产果可达 50 斤以上 , 每
亩种植 40 一 50 株 , 年产量达 2 50 0斤左右 。 盛
果期单株年产量可达 20 0斤左右 。 余甘 寿 命
长 , 一般可生长 10 0一20 0 年 , 其树皮富含单
宁 , 是提取拷胶的好原料 , 恨 、 叶可入药 .
果肉质脆 , 鲜食先酸后甜 , 生津止渴 , 经腌
制又能止呕消食 , 亦可加工成蜜钱和余甘冲
剂 , 作为饮料有健身作用 。
资辑