全 文 ：秦岭南坡锐齿栎林的生态环境及其营养积累 3
刘广全1 ,2 3 3 　倪文进3 　刘慧芳4 　G. Gravenhorst 5
(1 中国水利水电科学研究院 ,北京 100044 ;2 西北农林科技大学 ,杨凌 712100 ;3 中国灌溉排水发展中心 ,北京 100053 ;
4 商南广播电视大学 ,商南 726300 ;5 德国哥廷根大学生物气候研究所 ,哥廷根 37077)
【摘要】　秦岭锐齿栎林 (含 0～60cm 土层)营养元素总储量达 182. 645～394. 701t·hm - 2 ,植被占 0. 59 %～
2. 13 % ;林分生物量为 131. 713～503. 822t·hm - 2 ,乔木层占 92. 1 %～99. 2 % ;凋落物层现存量和营养元素
积累量分别为 2. 897～33. 999t·hm - 2和 104. 339～1136. 536kg·hm - 2 . 在一定范围内 ,林分生物量和营养
元素积累量随密度的增加而增大 ;立地、林分条件相似的林分 ,生物量和营养元素积累量与林龄呈正相关.
林分针叶树占的比例越大 ,营养元素积累量越小 ,而且对生物量的影响远小于对营养元素积累量的影响.
在同一地区 ,立地、林分状况相似 ,林型不同 ,生物量及营养元素积累量差别不大 ,树种组成和林型不同林
分的生物量和营养元素积累量均不同. 不同地区 ,生态和林分条件相似的林分的生物量和营养元素积累量
也有差异 ; 林型、结构相似林分生物量和营养元素积累量南坡 > 北坡 ,中段 µ 东段≈西段. 林分对营养元
素利用率与海拔呈负相关 ,且南坡 > 北坡 ,中段 > 东西段 ,中段 > 西段 > 东段.
关键词 　秦岭 　锐齿栎林 　营养元素 　积累 　分布
文章编号 　1001 - 9332 (2002) 05 - 0513 - 06 　中图分类号 　S71815 　文献标识码 　A
Eco2environment and nutrient accumulation of sharptooth oak stands in southern slope of Mt. Qinling. L IU
Guangquan1 ,2 ,N I Wenjin3 , L IU Huifang4 , G. Gravenhorst5 ( 1 China Institute of W ater Resources and Hy2
dropower Research , Beijing 100044 ;2 Northwest Sci2Tech U niversity of A griculture Forest ry , Yanling 712100 ;
3 China Irrigation and Drainage Development Center , Beijing 100053 ; 4 S hangnan TV and B roadcasting Col2
lege , S hangnan 726300 ; 5 Bioclim ate Institute of U niversity Goettingen , Goettingen 37077) . 2Chin. J . A ppl .
Ecol . ,2002 ,13 (5) :513～518.
Based on the date from chemical analysis of 10785 botanical and 1489 edaphic samples ,the amount of nutrients
accumulated in soil layer (0～60 cm) of sharptooth oak stands ,the total biomass of the stands and their contents
of accumulated nutrients ,and the amount of litter and its contents of accumulated nutrients in southern slope of
Mt . Qinling were calculated. To a certain extent ,the biomass and the nutrient accumulation of the stands were
increased with stand densities and stand ages from thin to high or from young to old ,similar to the utilization ef2
ficiency of the stands to soil nutrient elements and the trunk canopy ratio. The tree composition of the stands
much more influenced nutrient accumulation contents than the biomass. The more broad2leaved tree of species
composition , the higher nutrient accumulation contents of stands. In the same region biomass and its nutrient
contents of the stands with similar site factors and stand factors had not remarkably difference among different
forest2types ,but had a difference among various forest types and species composition. In different region ,biomass
and its nutrient contents of the stands with similar site factors and stand factors had a difference with the se2
quence of south slope > north slope ,middle section > east section or west section. The utilization efficiency of soil
nutrient elements by the stands was decreased from lower to higher elevation ,from the south to north slope ,from
middle to east and west section.
Key words 　Mt. Qinling , Quercus aliena var. acuteserrata stands , Nutrient elements , Accumulation , Distri2
bution. 3 国家重点基础研究发展规划资助项目 ( G1999043602) .3 3 通讯联系人.
1999 - 06 - 14 收稿 ,1999 - 12 - 29 接受.
1 　引 　　言
锐齿栎 ( Q uercus aliena var. acuteserrata) 分布
于我国暖温带以及北亚热带的山区[12 ] ,秦岭是锐齿
栎的集中分布区[17 ] . 其木材坚硬耐磨 ,可供建筑、
装潢、制造家具等用 ,也是培养天麻、木耳、香菇等多
种珍贵药材和食用菌的优质原料 ;其种子、树皮、壳
斗可提供栲胶 ,同时该林分具有很好的水源涵养和
理水功能[5 ,8～11 ,16 ]和改良土壤作用[13 ] . 秦岭林区锐
齿栎林现有面积和蓄积量分别为 86. 36 ×104hm2 和
6. 281 ×107m3 ,分别占该林区有林地的 39. 36 %和
36. 70 % ,是该林区的主要森林类型和木材资源[15 ] .
深入探索秦岭锐齿栎林的生态环境及其营养积累特
点 ,对于林分的营养诊断 ,合理经营 ,发挥该林分的
生产潜力都具有重要意义.
应 用 生 态 学 报 　2002 年 5 月 　第 13 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,May 2002 ,13 (5)∶513～518
2 　研究地区与研究方法
211 　自然概况
研究区位于 33°18′～34°26′N ,106°04′～110°40′E ,海拔
800～2300m 的秦岭山地 ;分布区的年均气温 6. 1～8. 5 ℃,
最高气温 30. 0～40. 0 ℃,最低气温 - 12. 0～ - 25. 0 ℃, ≥
10 ℃积温 2100～2900 ℃,年降雨量 800～1000mm ,年蒸发量
700～ 950mm ,相对湿度 65. 0 %～ 78. 0 % ,无霜期 160～
196d ,为温湿气候区. 土壤多为山地弱灰化棕色森林土和山
地棕色森林土 ,成土母质以花岗岩、片麻岩为主 ,土层较厚 ,
多在 40cm 以上 ,p H 值为 6. 5 左右 ,沙壤和壤土质地 ,土壤结
构良好 ,肥力较高.
秦岭锐齿栎林层次分化明显 ,乔木、灌木、草本和活地被
层发育完整 ,有丰富的层间植物. 乔木层被分为 2 个亚层 ,第
一亚层的高度可达 12～18m ,主要树种有锐齿栎、华山松
( Pinus arm andi) 、油松 ( P. tabulaef ormis) 、山杨 ( Populus
davidiana) 、栓皮栎 ( Q . variabilis) 等大乔木组成 ;第二亚层
树高为 5～11 m ,主要种有鹅耳枥 ( Carpinus sp . ) 、木姜子
( L itsea sp . ) 、三桠乌药 ( L indera obtusiloba) 、千金榆 ( Carpi2
nus cordata) 等小乔木树种构成 ,乔木树种共计 20 余种类. 灌
木层的主要种有箭竹 ( S inarundinaria nitida) 、毛樱桃
( Prunus tomentosa) 、甘肃山楂 ( Crataegus kansuensis) 、榛子
( Corylus heterophylla) 等 30 多种构成. 草本层发育较弱 ,高
度一般都在 50 cm 以下 ,覆盖度不大于 25 % , 主要种有针苔
草 ( C. onoei ) 、崖棕 ( C. siderosticta) 、唐松草 ( Thalict rum
spp. ) 、三脉紫菀 ( Aster ageratoides) 、鹿蹄草 ( Pyrola rotundi2
f olia) 等. 锐齿栎林内层间植物十分丰富 ,多达 60 余种 ,主要
由猕猴桃科、蔷薇科、百合科、毛茛科、葡萄科等 ,常见种有南
蛇藤 ( Celast rus sp . ) 、猕 猴 桃 ( Actinidia sp . ) 、五 味 子
( Schisandra chinensis) 、鸡矢藤 ( Paederia scandens) 等. 秦岭
锐齿栎林以天然次生林为主 ,目前多处于 25～50 年生的中
幼龄阶段 ,其主要类型有阔杂锐齿栎林、松栎混交林、锐齿栎
纯林和竹子锐齿栎林.
212 　研究方法
21211 标准地的选择及样品采集 　测定林分生物量的现存
量和生产力 ,用标准地2标准木2分层切割法. 在秦岭锐齿栎
林分布带不同地段 ,按照林分因子、立地因子及人为干扰程
度等 ,设置 0. 04～0. 15hm2 标准地 33 块 ,对每块标准地进行
每木检尺 ,确定平均标准木和径阶标准木 ,伐倒标准木 ,采用
分层切割法测定林木生物量的现存量. 地上部分树高大于
11. 0m 的树干采用 2. 0m 一个区分段 ,树高不大于 11. 0m 者
采用 1. 0m 一个区分段 ,叶片和树皮按区分段分别取样 ;枝
按粗度划分为 ≤0. 7cm、≤1. 5cm、≤2. 5cm、> 2. 5cm 4 个等
级分别测定 ;地下部分 ,将土壤层次划分为 0～20cm、20～
40cm、40～60cm 及 60cm 以下 4 个层次 ,层次根系按根径划
分为 ≤0. 5cm、≤2. 0cm、≤4. 0cm、> 4. 0cm 4 级和根桩分别
测定. 选取的样品现场密封 ,带回室内称量鲜重 ,并测定树
干、树皮、枝条、根系样品的体积、叶长、宽及面积 ,然后置于
105 ℃下烘至恒重 ,称重 ,求出各样含水率和容积重.
在锐齿栎林标准地内 ,按“W”形布设 5 个 1m ×1m 样
方 ,林下植被灌木层分树叶、枝干取样 ,草本层取混合样 ,根
系取灌木根系和草本根系混合样 ,测定其各自的生物量 ;死
地被物分分解层和未分解层分别取样测定. 在采集林下植物
样品的同一地点 ,挖 5 个土壤剖面 ,按 0～20cm、20～40cm、
40～60cm、60cm 以下机械分层取土样 ,测定其物理性质、含
水率和有机质含量等指标.
21212 营养元素的测定方法 　将采集的植物样在 85 ℃下烘
干 ,然后粉碎、装瓶、贴签 ;测定营养元素含量时 ,在 105 ℃下
烘 3h ,精确称样 ,用 H2 SO42H2O2 (以 Li2 SO4∶CuSO4∶Se = 100
∶10∶1 作为催化剂)凯氏消煮法溶样 ,备用测定. 把野外采集
的土样自然风干 ,过 1. 00mm 土壤筛 ,装瓶贴签备用.
植物样品营养元素含量的化学分析方法 :N 为碱解扩散
吸收法 ; P 为钼蓝比色 721 型分光光度计法 ; K 为火焰光度
计法 ; Ca、Mg 为 WFD2Y2 型原子吸收光谱法. 土壤样品营
养元素含量化学分析方法 :速效 N 为碱解扩散吸收法 ;速效
P 为 NH4 F2HCl 浸提 ,钼蓝比色 721 型分光光度计法 ;速效 K
为 NH4OAC 浸提 ,火焰光度计法 ;全 N 为 H2 SO42CuSO42Se
消煮 ,碱解扩散吸收法 ;全 P 为酸熔 ,钼蓝比色 721 型分光光
度计法 ;全 K 为 NaOH 熔融 ,火焰光度计法 ;全 Ca、Mg 为
Na2CO2 碱焙烧 ,WFD2Y2 型原子吸收光谱法. 本项研究共分
析植物样品 10785 样次 ,土壤样品 1489 样次.
3 　结果与分析
311 　锐齿栎林乔木层营养元素积累估算
锐齿栎林营养元素的积累量随着林分生物量的
积累而增加 ,因此估算该林分各器官的营养元素积
累量也用估计林分生物量的模型 : y = a ( D21. 3 H) b
或 y = a Db1. 3 (式中 y、D1. 3 、H 分别为各器官营养元
素的积累量、胸径、树高) ,由于锐齿栎林乔木层各器
官营养元素含量差异较大 ,所以分不同的器官或组
织拟合方程. 计算发现锐齿栎林各器官的营养元素
积累量 ( y) 与胸径 ( D1. 3) 的关系为 ln y = a + bln D1. 3
(表 1) ,当树高引入时 ,使估计精度和相关系数提高
不大 ,因为锐齿栎林生长达到某一高度后 ,树高生长
缓慢 ,以树冠横向发展为主 ,树高差异远远小于胸径
和年龄的差异 ,为了便于实践中应用 ,树高因子不引
入模型. 通过检验 ,回归方程的相关系数都在 0. 850
以上 ,估计精度在 90 %以上 ,可靠精度为 95 %. 林分
中杂木的生物量及营养元素积累量的计算方法同锐
齿栎. 结果表明 ,秦岭锐齿栎林乔木层的生物量和营
养元素积累量分别为 125. 094～499. 975t·hm - 2和
1318. 101～5421. 860kg·hm - 2 .
312 　锐齿栎林不同层次营养元素积累量
秦岭锐齿栎林的生物量为 131. 713～503. 822t
415 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷
·hm - 2 ,以乔木层为主 ,占整个林分生物量的92. 1 %
～99. 2 % ,林下植物只占总量的 0. 8 %～7. 9 %. 植
被中营养元素积累量为 1495. 016～5531. 803kg·
hm - 2 ,同样以乔木层为主 , 占总量的 85. 3 %～
98. 0 % ,林下植物仅占总量的 2. 0 %～4. 7 %. 凋落
物层现存量和营养元素积累量分别为 2. 897～
33. 999t·hm - 2和 104. 339～1136. 536kg·hm - 2 . 包
括 0～60cm 土壤层锐齿栎林生态系统的营养元素
总储藏量为 182. 645～394. 701t·hm - 2 ,土壤中占系
统总贮量的 97. 69 %～99. 39 % ,植被中的仅占总贮
量的0. 59 %～2. 13 %. 可见 ,在秦岭林区各个地方的
环境条件和人为干扰程度的不同 ,使得分布区各地
锐齿栎林的生物量及营养元素积累量均存在一定的
差异 ,而且随着地理位置、林分起源、树种组成、立地
条件、林分类型、林分密度和林龄等的变化而存在一
定的规律性[1～3 ,4 ,6 ,7 ] .
313 　林分密度与营养元素利用率的关系
林分密度直接影响到森林群落的结构和对光能
的利用 ,从而影响林分的生产力、生物量、营养元素
积累及其生物循环. 在一定的范围内 ,随着林分密度
的增加. 林分生物量相应增加 ,从而使林分中营养元
素积累量也增加 ,秦岭林区锐齿栎林年龄结构比较
复杂 ,用林分的营养元素积累量难以直接比较 ,所以
选用林木对营养元素的利用率 (植物营养元素利用
率 = 植物中营养元素的积累量 ( kg) / 植物生物量
(t) )进行比较. 由表 2 可见 ,海拔基本相同 ,随林分
密度的增加 ,生产 1t 干物质所需要的营养元素逐渐
减小 ,即林分的密度越大 ,对土壤营养元素的利用率
越高. 辛家山林区的 3 块标准地 ,海拔高度相差不到
100m ,林分密度分别为 1350、3550 和 3700 株·
hm - 2 ,营养元素利用率分别为 19. 98、17. 16 和
16. 31kg·t - 1 ,因为林分的密度越大 ,林木竞争越激
烈 ,林木对光能、生存空间、营养元素的利用率越高.
　　不同密度的锐齿栎林各器官的生物量及营养元
表 1 　锐齿栎林乔木层各个器官营养元素积累量的模型( ln y = a +
bln D1. 3)的估算参数( n = 28)
Table 1 Estimated parameters of models for nutrient accumulation con2
tents in each organs of arbor layers in sharptooth oak stands
器官名称
Organs
元素名称
Elements
估算参数 Estimated parameters
a b 相关系数
Correlation
coefficienty
标准离差
Standard
variance
叶片 N - 3. 6486 1. 9494 0. 9434 1. 4954
Leaves P - 6. 2383 1. 9224 0. 8895 1. 4859
K - 5. 0746 2. 0038 0. 9406 1. 5428
Ca - 4. 3631 1. 7739 0. 9369 1. 3752
Mg - 5. 4172 1. 7152 0. 8960 1. 3847
枝条 N - 4. 3121 2. 2388 0. 9704 1. 6778
Branches P - 6. 9201 2. 4774 0. 9632 1. 8366
K - 5. 4341 2. 5732 0. 9695 1. 9285
Ca - 3. 9222 2. 5122 0. 9704 1. 8826
Mg - 6. 3557 2. 3641 0. 9387 1. 8248
树干 N - 3. 8727 2. 3328 0. 9545 1. 5548
Bole P - 5. 7221 2. 1269 0. 8560 1. 6759
K - 4. 3138 2. 5055 0. 9569 1. 9040
Ca - 3. 9129 2. 5380 0. 9615 1. 9195
Mg - 5. 5278 2. 0559 0. 8985 1. 6638
树皮 N - 3. 7326 2. 1610 0. 9628 1. 6323
Barks P - 5. 4390 1. 8438 0. 9012 1. 4878
K - 4. 2774 2. 1762 0. 9368 1. 6802
Ca - 2. 7812 2. 3121 0. 9759 1. 7177
Mg - 5. 1163 1. 9261 0. 9257 1. 4858
根系 N - 4. 1019 2. 0972 0. 8838 0. 6759
Roots P - 5. 3940 1. 9779 0. 8567 0. 6520
K - 2. 7368 1. 7312 0. 8671 0. 5638
Ca - 3. 2302 2. 3250 0. 9694 0. 6774
Mg - 5. 2196 2. 1623 0. 8762 0. 6978
表 2 　不同密度锐齿栎林的营养元素利用率
Table 2 Nutrient utilization eff iciency of sharptooth oak stands with different crop densities
林区名称
Forest regions
地理位置
Location
海　拔
Elevation (m)
密度 Density
(株·hm - 2)
营养元素利用率 Nutrient utilization efficiency(kg·t - 1)
N P K Ca Mg 合计 Total
火地塘 南坡 South slope 1870 1590 3. 06 0. 35 2. 86 8. 81 0. 52 15. 60
Huoditang 中段 Mid section 1840 1743 2. 12 0. 24 1. 96 6. 14 0. 91 19. 98
辛家山 南坡 South slope 1700 1350 4. 33 0. 50 4. 16 10. 08 0. 91 19. 98
Xingjiashan 中西段 1680 3550 3. 56 0. 42 3. 37 9. 19 0. 62 17. 16
Mid2west section 1620 3700 3. 29 0. 39 3. 06 8. 98 0. 59 16. 31
素积累量的分配比例也不相同 (表 3) ,林分密度越
大 , 树冠的生物量及其营养元素积累量所占的比例
越小 ,树干所占的比例越大. 秦岭南坡西段密度分别
为 1350、3550 和 3700 株·hm - 2的 3 块标准地 ,林冠
的生物量占林分总生物量的比例分别为 15. 66 %、
14. 55 %和 14. 09 % , 而树干所占的比例分别为
64163 %、65. 74 %和 66. 18 %. 不同密度锐齿栎林林
冠、树干占林分营养元素积累量分别为 23. 84 %、
60105 %和 23. 08 % ,61. 51 %、22. 83 %和 62. 65 %. 因为林分密度越大对光能的利用率越高 ,而单株木所占居的生存空间越小 ,不利于树木枝叶的横向发展 ,自然整枝比较强烈 ,使整个林分生物量的树干/树冠比较大 ,处于对营养元素的激烈竞争 ,使得整个林分营养元素的积累量重新分配 ,树冠营养元素的积累量占林分比例减小 ,树干占的比例增大.314 　林分类型与营养元素积累量的关系秦岭锐齿栎林不同林分类型的生物量和营养元素积累量变化呈现一定的规律性 (表4) . 立地条件
5155 期 　　　　　　　　　　　　　刘广全等 :秦岭南坡锐齿栎林的生态环境及其营养积累 　　　　　　　　
表 3 　不同密度锐齿栎林各器官生物量和营养元素积累量的分配
Table 3 Allocation of biomass and nutrient accumulation contents to each organ of sharptooth oak stands with different crop densities
林区
名称
Regions
地理
位置
Location
海拔
(m)
Elevation
密度
Density
(株·hm - 2)
组分名称
Composition
叶片
Leaves
枝条
Branches
树干
Bole
树皮
Barks
根系
Roots
冠层合计
Total
百分比 Percentage ( %)
火地塘 南坡 1760 1327 生物量1) 1. 26 15. 57 46. 59 10. 57 26. 01 16. 83
Huoditang South slope 营养元素2) 5. 04 22. 63 32. 78 29. 75 13. 84 27. 67
中段 1760 3512 生物量 2. 10 12. 24 44. 96 11. 09 29. 61 14. 34
Middle section 营养元素 7. 47 2. 67 30. 60 36. 05 13. 22 20. 14
1870 1590 生物量 1. 31 14. 78 48. 22 11. 16 24. 53 16. 09
营养元素 4. 77 23. 41 28. 81 29. 81 13. 20 28. 18
辛家山 南坡 1700 1350 生物量 2. 22 13. 44 53. 67 10. 96 19. 72 15. 66
Xingjiashan South slope 营养元素 6. 34 17. 50 37. 21 22. 84 16. 12 23. 84
中段 1680 3550 生物量 2. 40 12. 15 54. 30 11. 44 19. 71 14. 55
Mid2west section 营养元素 6. 18 17. 10 35. 68 25. 83 15. 21 23. 28
1620 3700 生物量 2. 54 11. 55 54. 51 11. 67 19. 74 14. 09
营养元素 6. 15 16. 68 34. 82 27. 83 14. 52 22. 83
1) Biomass , 2) Nutrient element .
表 4 　不同林型锐齿栎林生物量和营养元素积累量
Table 4 Biomass and nutrient accumulation contents in different forest2types of sharptooth oak stands
地理
位置
Location
海拔
Elevation
(m)
密度
Density
(株·hm - 2)
林分类型
Forest2type 林龄Age
(yr. )
树种组成
Species
composition
林分生物量 Biomass (t·hm - 2)
乔木层
Arbor layer
林下植物
Under layer
合计
Total
营养元素积累量 Nutrient (kg·hm - 2)
乔木层
Arbor layer
林下植物
Under layer
合计
Total
南坡 S. slope 1990 2975 Ⅱ 36 9 锐 1 杂 279. 542 4. 247 283. 789 3237. 179 149. 855 3387. 034
东段 E. section 1720 2225 Ⅲ 38 9 锐 1 杂 248. 543 1. 494 250. 037 3001. 343 63. 465 3064. 813
1760 1327 Ⅰ 37 8 锐 1 油 1 杂 219. 720 3. 484 223. 204 2604. 015 95. 375 2699. 390
1760 1404 Ⅲ 37 8 锐 2 杂 152. 609 2. 044 154. 653 2871. 403 87. 918 2959. 321
南坡 S. slope 1870 1590 Ⅲ 41 8 锐 2 杂 260. 800 2. 669 263. 469 4067. 488 82. 918 4149. 957
西段 W. section 1840 1743 Ⅲ 44 8 锐 2 杂 499. 975 3. 847 503. 822 5421. 860 109. 943 5531. 803
南坡 S. slope 1680 3550 Ⅱ 34 9 锐 1 杂 219. 162 4. 154 223. 316 3758. 767 109. 356 3868. 123
西段 E. section 1620 3700 Ⅲ 32 9 锐 1 杂 171. 240 13. 713 184. 953 2791. 760 448. 850 3240. 610
1580 2287 Ⅲ 30 8 锐 2 杂 192. 918 11. 423 204. 338 2771. 381 364. 980 3136. 361
南坡 N. slope 1570 3045 Ⅱ 31 6 锐 4 杂 248. 115 3. 005 251. 120 4437. 553 91. 083 4528. 636
西段 E. section 1600 2932 Ⅱ 26 9 锐 1 杂 132. 416 2. 604 135. 020 1595. 336 449. 965 3067. 866
1450 3096 Ⅲ 33 8 锐 2 杂 201. 543 17. 303 218. 846 2617. 901 449. 965 3067. 866
南坡 N. slope 1340 4180 Ⅲ 33 6 锐 2 油 2 杂 198. 355 7. 564 205. 919 1502. 973 121. 488 1624. 461
西段 W. section 1470 2775 Ⅱ 33 8 锐 2 杂 235. 755 3. 800 239. 555 2512. 116 154. 438 2666. 554
锐 :Sharptooth oak ;油 :Chinese pine ;杂 :Other broad2leaf trees.
及林分条件相似的林分生物量和营养元素积累量主
要由林龄决定 ,随着林龄的增加 ,林分生物量及其营
养元素积累量也随之增加. 火地塘林区立地和林分
条件相似的 2 块标准地的生物量分别为 263. 469 和
503. 822t·hm - 2 ,营养元素积累量分别是 4149. 957
和 5531. 803kg·hm - 2 ,因为二者的平均林龄分别为
41 年和 44 年.
　　立地条件相似 ,林分条件相近 ,树种组成不同的
锐齿栎林的生物量现存量差别不大 ,但营养元素积
累量变化较大. 林分内针叶树占的比例越大 ,营养元
素的积累量越小 ,阔叶树占的比例越多 ,林分营养元
素积累量越高. 林龄同为 33 年的锐齿栎林 ,立地条
件和林分密度差别不大 ,但是树种组成分别为“8 锐
2 杂”和“6 锐 2 油 2 杂”,林分类型分别为“阔杂锐齿
栎林”和“松栎混交林”, 二者的生物量分别是
2181846 和 205. 919t·hm - 2 ,而营养元素积累量分
别为 3067. 866 和 1624. 461kg·hm - 2 ,前者是后者的
二倍. 同一地区 ,立地条件、林分状况相似 ,而林分类
型不同的锐齿栎林 ,生物量及营养元素积累量差别
不大. 由表 4 可见 ,秦岭东段南坡黑章台林区的林龄
为 38 年生、林型为 Ⅱ的锐齿栎林林分和林龄为 36
年生、林型为 Ⅲ的锐齿栎林林分的生物量分别为
33871034 和3064. 813t·hm - 2 . 秦岭中西段南坡辛家
山林区的锐齿栎林标准地的研究结果与此相同. 因
为锐齿栎林的生物量及营养元素积累量主要取决于
乔木层 ,同时受林龄、密度等林分因子制约 ,相似的
生态环境条件下 ,树种组成一样 ,林龄相近就决定了
林分的生物量和营养元素积累量. 秦岭南坡中段火
地塘林区的林龄同为 37 年生 ,树种组成分别为“8
锐 1 油 1 杂”和“8 锐 2 杂”,林分类型分别为 Ⅰ和 Ⅲ
的两块标准地 ,二者的生物量分别是 219. 720 和
1521609t·hm - 2 ,营养元素积累量分别为 2699. 390
和 2959. 312kg·hm - 2 . 可见 ,同一地区 ,立地条件及
林分状况相近 ,树种组成和林分类型不同的锐齿栎
林生物量和营养元素积累量均不相同.
不同地区 ,生态环境条件和林分状况相似的锐
齿栎林的生物量和营养元素积累量也存在一定的差
异. 由表 4 可见 ,秦岭西段林分类型同为 Ⅱ,分别位
615 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷
于秦岭南、北坡 ,林龄分别为 31 和 33 年的锐齿栎林
标准地的生物量之比为 1. 048/ 1. 000 ,而营养元素
积累量之比为 1. 698/ 1. 000 ,秦岭南坡锐齿栎林的
生物量和营养元素积累量均大于北坡 ,尤其在营养
元素积累方面 ,因为南坡的水热条件较北坡优越 ,利
于林木的生长发育 ,而且南坡的林分人为干扰较小.
由此可见 ,在秦岭林区相同林型、结构相似的锐齿栎
林生物量和营养元素积累量南坡大于北坡.
分别位于秦岭南坡东、中、西段的 3 块锐齿栎林
标准地 , 林分类型均为 Ⅲ, 三者生物量分别为
2501037、503. 822 和 204. 338t·hm - 2 ,三者之比为
1. 22 : 2. 47 : 1. 00 , 营养元素的积累量分别为
3064. 813、5531. 803 和 3136. 361kg·hm - 2 ,三者之
比为0. 98 ¬1. 81 ¬1. 00. 在秦岭林区 ,锐齿栎林生物 量和营养元素积累量南坡大于北坡 ,中段远远高于东西段 ,东西段差异不显著.315 　海拔高度与营养元素利用率的关系秦岭林区地形复杂、气候多变 ,各研究区锐齿栎林标准地立地条件存在一定的差异. 海拔虽然是一个地形因子 ,但是在某种程度上可以反映出标准地的水、热、气、土等的状况 ,所以选择海拔为立地条件的代表 ,比较林分对营养元素的利用率.本次研究涉及锐齿栎林龄在 26～67 年之间 ,林龄的不同使得不同立地条件营养元素积累量无法比较 ,所以用林木生产 1t 干物质所需要的营养元素来比较. 由表 5 可见 ,锐齿栎林生产 1t 干物质所需要的营养元素随海拔高度的升高而逐渐降低 ,此研究结果与杉木、蒙古栎的研究相结果一致[14 ] .
表 5 　不同海拔锐齿栎林对营养元素的利用率
Table 5 Nutrient utilization eff iciency of sharptooth oak stands at different elevations( kg·t - 1)
林区
Regions
地理位置
Location
海拔
Elevation (m)
营养元素利用率 Nutrient utilization efficiency (kg·t - 1)
N P K Ca Mg 合计 Total
黑章台 南坡 S. slope 1990 2. 47 0. 26 2. 32 6. 12 0. 40 11. 57
Heizhangtai 东段 E. section 2250 2. 12 1. 86 1. 86 5. 12 0. 29 9. 60
1720 2. 59 0. 28 2. 43 6. 34 0. 42 12. 06
火地塘 南坡 S. slope 1760 2. 36 0. 27 2. 21 6. 61 0. 40 11. 85
Huoditang 中段 M. section 1760 2. 42 0. 28 2. 35 5. 51 0. 52 11. 08
1840 2. 12 0. 24 1. 96 6. 14 0. 38 10. 84
党川 南坡 S. slope 1580 3. 23 0. 27 2. 37 7. 99 0. 51 14. 37
Dangchuan 西段 W. section 1570 3. 93 0. 34 3. 02 9. 96 0. 63 17. 88
1600 2. 60 0. 22 1. 68 7. 07 0. 48 12. 05
东岔 北坡 N. slope 1450 2. 95 0. 32 2. 48 6. 77 0. 47 12. 99
Dongcha 西段 W. section 1470 2. 70 0. 25 1. 96 5. 37 0. 37 10. 65
316 　地理位置与营养元素利用率的关系
秦岭林区锐齿栎林生态条件差异较大 ,各地段
林分生物量及营养元素积累量也有所不同. 表 6 是
秦岭不同地理位置锐齿栎林营养元素的利用率 ,可
表 6 　不同地理位置锐齿栎林对营养元素的利用率
Table 6 Nutrient utilization eff iciency of sharptooth oak stands at diffenent geographic locations
林区名称
Regions
地理位置
Location
海拔
Elevation (m)
密度 Density
(株·hm - 2)
营养元素利用率 Nutrient utilization efficiency (kg·t - 1)
N P K Ca Mg 合计 Total
火地塘 Huoditang 南坡中段 1760 1327 2. 36 0. 27 2. 21 6. 61 0. 40 11. 85
辛家山 Xingjiashan 南坡西段 1700 1350 4. 33 0. 50 4. 16 10. 08 0. 91 19. 98
党川 Dangchuan 南坡西段 1600 3932 2. 60 0. 22 1. 68 7. 07 0. 48 12. 05
辛家山 Xingjiashan 南坡西段 1680 3550 3. 59 0. 42 3. 37 9. 19 0. 62 17. 16
东岔 Dongcha 北坡西段 1450 3096 2. 95 0. 32 2. 48 6. 77 0. 47 12. 99
辛家山 Xingjiashan 南坡西段 1620 3700 3. 29 0. 39 3. 06 8. 98 0. 59 16. 31
党川 Dangchuan 南坡西段 1570 3045 3. 93 0. 34 3. 02 9. 96 0. 63 17. 88
南坡 South slope ; 北坡 North slope ; 中段 Middle section ; 西段 West section.
见锐齿栎林生产 1t 干物质所需要的营养物质秦岭
南坡大于北坡 ,中段大于东西段. 秦岭南坡锐齿栎林
营养元素利用率大小排序为辛家山 > 火地塘 > 党川
>黑章台. 因为辛家山林区的地形平坦 ,土壤较厚、
肥力较高 ,认为干扰较少 ,使得辛家山锐齿栎林生产
1t 干物质所需要的营养元素较火地塘多.
4 　结 　　论
411 　锐齿栎林营养元素的积累量随着林分生物量 的积累而增加 ,个体各器官营养元素积累量主要由胸径决定 ,符合模型 ln y = a + bln D1. 3 . 乔木层的生物量和营养元素积累量分别为 125. 094～499. 975t·hm - 2和 1318. 101～5421. 860kg·hm - 2 .412 　锐齿栎林生物量和营养元素积累量及其层次分布因环境条件、林分因子和人为干扰程度的不同而异. 系统 (包括 0～60cm 土层) 营养元素总储量达182. 6447～ 394. 7011t·hm - 2 ,土壤和植被分别占97. 69 %～99. 39 %和 0. 59 %～2. 13 %. 现有林的生
7155 期 　　　　　　　　　　　　　刘广全等 :秦岭南坡锐齿栎林的生态环境及其营养积累 　　　　　　　　
物量为 131. 713 ～ 503. 822t ·hm - 2 ,乔木层的占
92. 1 % ～ 99. 2 % ; 植被中营养元素积累量为
14951016～5531. 803kg·hm - 2 ,乔木层的占 85. 3 %
～9810 %. 枯枝落叶的现存量为 2. 897～33. 999t·
hm - 2 ,营养元素的积累量为 104. 339～1136. 536kg
·hm - 2 .
413 　在一定的范围内 ,随着林分密度的增加 ,林分
生物量相应增加 ,从而使营养元素积累量也增加. 海
拔高度基本相同 ,随林分密度的增加 ,对土壤营养元
素的利用率越高. 不同密度的锐齿栎林各器官生物
量及营养元素积累量的分配比例也不相同 ,林分密
度越大 ,树冠的生物量及其营养元素积累量所占的
比例越小 ,树干所占的比例越大 ,即树干/ 树冠较大 ,
反之亦然.
414 　立地条件及林分条件相似的锐齿栎林的生物
量和营养元素积累量主要由林龄决定 ,随林龄的增
加而增大. 林分树种组成对其生物量的影响远不及
对营养元素积累量的影响 ,立地、林分条件相近 ,而
树种组成不同的林分生物量差别不大 ,且林分内针
叶树占的比例越大 ,营养元素的积累量越小 ,反之亦
然. 同一地区 ,立地条件、林分状况相似 ,林型不同的
林分 ,生物量及营养元素积累量差别不大 ;立地条件
及林分状况相近 ,树种组成和林型不同的林分生物
量和营养元素积累量均不相同. 不同地区间 ,生态条
件和林分状况相似林分的生物量和营养元素积累量
也存在差异. 相同林型、结构相似林分的生物量和营
养元素积累量南坡大于北坡 ,中段远远高于东西段 ,
东西段差异不显著.
415 　锐齿栎林生产 1t 干物质所需要的营养元素随
海拔高度的升高而逐渐降低. 生长在不同立地条件
下的同一树种自土壤中摄取的营养元素不同 ,土壤
越瘠薄 ,林木吸收的营养元素越少 ,反之则较多. 秦
岭林区各地段锐齿栎林生物量及营养元素积累量也
有差异 ,锐齿栎林生产 1t 干物质所需营养物质南坡
大于北坡 ,中段大于东西段.
致谢 　本项研究得到了 张仰渠 教授和杨茂生教授的指导.
参考文献
1 　Binkley D. 1987. Forest Nutrition Management . New York :John
Wiley and Sons. 1～174
2 　Bormann FH. 1979. Patterns in A Forested Ecosystem ( Ecological
Studies 8) . New York :Springer2Verlag. 1～253
3 　Charles J . 1992. Ecology The Experimental Analysis of Distribu2
tion and Abundance. Third Edition. Harper Collins Publishers. 668
～702
4 　Cole DW. 1986. Nutrient Cycling in World Forests. Forest Site and
Productivity. Martinus Nijhoff Publishers. 103～115
5 　Dang K2L (党坤良) . 1994. A study on properties of soil water2
runoff for different woodland in Huoditang forest region of Mt .
Qinling. Long2term Research of Chinese Forest Ecosystem. Harbin :
North2east Forestry University Press. 252～260 (in Chinese)
6 　Davis GW ,Richardson DM eds. 1995. Mediterranean2type Ecosys2
tems , The Function of Biodiversity ( Ecological Studies 109 ) .
Berlin , Heideberg :Springer2Verlag. 1～366
7 　Gao J2R(高甲荣) . 1987. A study on nutrient bio2cycling for artifi2
cial Chinese pine stands in Huoditang forest region of Mt . Qinling. J
Northwest For Coll (西北林学院学报) , (1) :35～42 (in Chinese)
8 　Lei R2D (雷瑞德) , Dang K2L (党坤良) , Shang L2B (尚廉兵) .
1994. A study on forest hydrologic effect in Qinling forest region.
In : Long2term Research of Chinese Forest Ecosystem. Harbin :
North2east Forestry University Press. 223～234 (in Chinese)
9 　Lei R2D(雷瑞德) , Tang Z(唐　臻) . 1994. Influence on hydrologic
function of the sharp2tooth oak stands from human being activities.
In : Long2term Research of Chinese Forest Ecosystem. Harbin :
North2east Forestry University Press. 235～244 (in Chinese)
10 　Lei R2D(雷瑞德) ,Wang J2R (王建让) ,Xie Y2Z(谢应忠) . 1985.
A primary study on water conservation for woodland in the south2
ern slope of Mt . Qinling. S haanxi For Sci Tech (陕西林业科技) ,
(5) :20～32 (in Chinese)
11 　Tang Z (唐 　臻) . 1992. Relationship between water2holding of
crown canopy and atmospheric precipitation of the sharp2tooth oak
stands. J Northwest For Coll (西北林学院学报) ,8 (4) :8～13 (in
Chinese)
12 The Compiled Commission of Chinese Vegetation eds. 1983. Chi2
nese Vegetation. Beijing :Science Press. (in Chinese)
13 　Wang J2R(王建让) . 1984. Measurement on litter layers of differ2
ent forest2types and its meaning to water conservation in Huoditang
forest region of Mt . Qinling. J Northwest For Coll (西北林学院学
报) , (1) :35～42 (in Chinese)
14 　Wei X2H(魏晓华) ,Zhou X2F(周晓峰) . 1991. Nutrient Cycling of
Mongolia Oak Stands Ecosystem. In :Long2term Research of Chi2
nese Forest Ecosystem. Harbin : North2east Forestry University
Press. 118～133 (in Chinese)
15 　Yang M2S(杨茂生) ,Li G2C(李广潮) ,Chen D2S(陈东升) , et al .
1994. Forest classification and main2cutting regeneration in Mt .
Qinling. Xian : Shanxi Science and Technology Press. 46～ 52 ( in
Chinese)
16 　Yang M2S(杨茂生) , Tang Z(唐 　臻) . 1991. Some characteristics
of function on water conservation of the sharp2tooth oak stands in
Xingjiashan forest region of Mt . Qinling. J Northwest For Coll (西
北林学院学报) ,7 (1) :1～7 (in Chinese)
17 　Zhu Z2C(朱志诚) . 1983. A primary study on the sharp2tooth oak
stands in Mt . Qinling. Northwest Bot Res (西北植物研究) ,3 (2) :
122～132 (in Chinese)
作者简介 　刘广全 ,男 ,1964 年生 ,博士 ,高工 ,主要从事陆
地生态系统与水资源关系研究 ,发表论文 30 余篇. E2mail :
Liuguangquan @Sina. com
815 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷