全 文 ：福建林学院学报 2001, 21 ( 4): 332～ 335
Jou rnal of Fu jian College of Fores t ry
杉木观光木混交林细根灰分含量和热值动态⒇
陈光水 1 , 林瑞余 1 , 卢镜铭 2 , 陈银秀 1 , 杨玉盛 1
( 1. 福建农林大学林学院 , 福建 南平 353001; 2. 南平葫芦山国有林场 , 福建 南平 353000)
摘要: 通过对杉木观光木混交林群落细根的灰分含量、 热值及动态变化进行研究 , 结果表明 , 杉
木活、 死细根灰分含量动态变化呈单峰型 , 3月灰分含量最高 ; 观光木的则呈双峰型 , 在 3月和
9月出现峰值 ; 林下植被细根灰分含量的变化亦呈单峰型 , 但较为平缓 , 最大值出现在 5月份 .
杉木细根的干重热值变化呈 “V” 型 , 观光木的干重热值呈 “ W” 型 , 而林下植被的干重热值则
呈单峰型 , 最大值出现在 9月 . 细根的灰分含量、 干重热值均与细根径级成反比 , 但活细根的
灰分含量明显低于相应径级的死细根 , 而活细根的干重热值则高于死细根 . 观光木细根的灰分
含量、 去灰分热值比杉木的高 , 但其干重热值却低于杉木的 . 林下植被层细根的灰分含量低于
观光木的 , 但高于杉木的 , 而其干重热值和去灰分热值均低于后两者 .
关键词: 杉木 ; 混交林 ; 细根 ; 灰分 ; 热值 ; 季节动态
中图分类号: S791. 270. 2　　　文献标识码: A　　　　文章编号: 1001-389X( 2001) 04-0332-04
Seasonal Dynamics of Ash Content and Caloric Value for Fine
Roots of Mixed forest of Chinese f ir andTsoongiodendron odorum
CHEN Guang-shui
1
, LIN Rui-yu
1
, LU Jing-ming
2
, CHEN Yin-xiu
1
, Y ANG Yu-sheng
1
( 1. Fores t ry College of Fujian Ag ricul tu re and Fores t ry Univ ersi ty, Nanping 353001, China;
2. Hulush an Nation-ow ned Fores t Farm, Nanping 353000, China)
Abstract: Studies on ash content and caloric va lue fo r fine r oo ts o f mix ed for est of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata )
and Tsoongiodendron odorum were ca rried out. The sea sonal change o f ash content for bo th liv ing and dead fine r oo ts
show ed a single-apex line peaked in March fo r Chinese fir, a double-apices one peaked bo th in March and September fo r
Tsoongiodendron odorum , and a smoo ther sing le-apex one peaked in May for underg row th. Changes of g ro ss caloric v alue
fo r bo th liv ing and dead fine roo ts showed a“ V” line fo r Chinese fir and a“W” line fo r Tsoongiodendron odorum , and tha t
fo r unde rg row th exhibited a sing le-apex onepeaked in September. Ash content and g ro ss calo ric va lue were nega tiv ely relat-
ed to diameter size of ro ots , and ash content was higher fo r dead ro o t and g r oss caloric va lue higher fo r living ro ots . Tsoon-
giodendron odorum had a higher lev el of ash content and a sh-free calo ric v alue , and low er g ro ss caloric v alue than Chinese
fir. Bo th of g ro ss calo ric v alue and a sh-free calo ric v alue o f fine r oo tsfor underg row th w ere lower than tha t fo r Chinese fir
and Tsoongiodendron odorum , but its ash content was higher than Chinese fir and low er than Tsoongiodendron odorum .
Key words: Cunninghamia lanceolata; mix ed fo rest; ash content; ca lo ric v alue; seasonal dynamics
林木细根的研究在国外早已成为森林生态系统研究的一个热点 , 虽然目前我国亦有学者对林木细根
研究方法进行了一些综述 [1 ] , 但国内对林木细根的研究则基本属于起步阶段 . 杉木 (Cunninghamia lance-
olata )人工纯林多代连栽地力衰退问题已引起人们的极大关注 , 而杉阔混交林则被认为是维持杉木人工
林长期生产力的较好途径之一 [2～ 4 ] . 目前国内对不同杉阔混交林的生物量、生产力、土壤肥力、 营养元素
循环等进行了研究 [5～ 7 ] ,对地下部分根系的生物量和根系分布亦开展过调查 [8 ] ,但对混交林细根的研究则
较少 [9 ] , 对混交林细根能量动态的研究则无人问津 . 课题组对 1973年营造的现已 27年生的杉木观光木
混交林的生产力、 养分循环、 能量流动及土壤肥力演变等进行了系统定位研究 , 为揭示杉观混交林的结
⒇基金项目: 中国博士后科学基金资助项目 ( 1999) 10号 ; 福建省科学技术厅科学基金资助项目 ( 2000-F-004) .
第 1作者简介: 陈光水 ( 1976-) , 男 , 福建仙游人 , 助教 , 硕士 , 从事森林培育及其营养生态研究 .
收稿日期: 2001-04-04; 修回日期: 2001-06-15
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 2001. 04. 012
构与功能提供帮助 , 主要报导细根灰分及热值动态的研究成果 .
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″) ,属中亚热
带季风型气候 ,年均气温 19. 1℃ ,年均降水量 1 749 mm ,年均蒸发量 1 585. 0 mm,年均相对湿度为 81% ,
无霜期 300 d左右 ,土壤是由砂页岩发育的红壤 . 1973年用实生苗造林 ,初植密度为 3 000株 /hm2 , 混交
林为行间混交 (杉木与观光木比例为 3∶ 1) , 杉木和观光木现保留密度分别为 907和 450株 /hm2 (混交
比例调整为 2∶ 1) , 其中杉木 H和 D分别为 20. 88 m和 25. 1 cm, 观光木 H和 D分别为 17. 81 m和
17. 0 cm , 郁闭度为 0. 95, 林下植被盖度 80% .
2　研究方法
　　 1999年 1月至 1999年 11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
各目的树种根和林下植被根 , 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 , 对目的树种细根进一步细分成 3个径级 ( 1～ 2 mm、 0. 5～ 1 mm、 < 0. 5 mm) ,
将各根样品置于 80℃烘箱中烘干至恒重后称重 , 并按以下公式计算细根生物量: 细根现存量
( t· hm- 2 )= 平均每个土芯根重 ( g )× 100 / [π ( 6. 8 /2) 2 ] . 细根各组分经烘干、 磨碎 , 用 HWR-15恒温
式微机量热计测定其干重热值 ; 用干灰化法测定各样品的灰分含量 [10 ] .
图 1　混交林中杉木细根灰分含量变化
Fig ure 1　 Chang es of ash content for fine root s of
Cunninghamia lanceolata in mixed forest
　　 (注: 图中实心为活根 , 空心为死根 , 图 2、
图 4、 图 5的图例与图 1同 )
3　结果与分析
3. 1　细根灰分含量的动态变化
从图 1可见 ,杉木细根灰分含量动态变化呈单峰型 , 1月
最低 , 3月灰分含量达到 1 a中最大值 , 之后灰分含量逐渐下
降 ,至 11月达到 1 a中最低值 . 而观光木细根灰分含量在 1 a
中有 2个高峰 ,分别出现在 3月和 9月 ,而在冬季和仲夏较低
(图 2) .
杉木和观光木的这种变动模式与其地上和地下部分的年
生长规律有关 . 本试验地处于中亚热带 , 冬末春初气温和地
温回升速度较快 ,此时恰逢雨季 ,经过休眠的根系长出大量的
新细根 , 这些活力很强的细根加上此时土壤中养分有效性亦
较大 ,从而大量吸收土壤中的养分 ,而此时地上部分生长量较
小 ,因此细根吸收大量的矿质元素贮留在细根中 ,此时灰分含
图 2　混交林中观光木细根灰分含量变化
Figu re 2　 Changes of ash conten t fo r fine root s of
Tsoong iod end ron odorum in mixed fores t
量在 1 a中最高 . 随后 ,林木进入快速生长期 ,特别是地上部
分生长需要细根提供大量的矿质元素 , 细根中的灰分含量降
低 . 进入仲夏 ,由于高温和干旱 ,虽然林木生长速度变慢 ,但
由于土壤含水量较低 ,矿质养分有效性降低 ,且细根吸收能力
亦降低 ,因此此时灰分含量仍较低 . 之后进入 9月 ,高温有所
缓和 ,土壤湿度较大 ,观光木细根吸收养分能力再次增强 ,细
根灰分含量出现第 2个高峰 ; 但杉木细根的灰分含量继续降
低 , 这可能与杉木在 9月地上部分出现第 2次生长高峰或杉
木细根吸收能力下降有关 . 至冬季时由于气温低 , 细根停止
活动 , 灰分含量也达到最低值 . 死细根灰分含量的月变化模
式基本与活细根相一致 (图 1、图 2) .
　　从图 3可见 , 林下植被细根灰分含量的动态变化亦呈单
峰型 , 但较为平缓 , 最大值出现在 5月份 , 比乔木层细根灰分含量最大值出现时间迟 . 这与林下植被的
333第 4期　　　　　　　　　　　陈光水等: 杉木观光木混交林细根灰分含量和热值动态
图 3　林下植被细根灰分含量月变化
　 Figure 3　 Changes of ash con tent for fin e roots
of u nderg row ths in mix ed
图 4　混交林杉木细根干重热值季节动态
　　 Figure 4　 Chang es of g ros s caloric value for
f ine root s of Cunningham ia lanceolata
细根萌动时间比乔木层的迟及其所处环境比林冠层相对稳定 , 导致细根活力变化幅度较小有关 .
3. 2　混交林细根干重热值的月变化
从图 4可见 , 混交林杉木细根的干重热值在冬季较高 , 进入春季后 , 由于根系形成大量的侧根 , 干
重热值降低 ; 进入 5月地上部分处于旺盛生长 , 干重热值含量处于 1 a中最低值 ; 之后 , 由于气温较高 ,
光合作用较强 , 分配给地下的光合产物增多 , 细根干重热值含量开始回升 ; 进入秋季后虽然光合作用有
所减弱 , 但地上部分的生长较为缓慢 , 分配给地下部分的光合物质也多 , 至秋末 , 细根的干重热值达到
最高值 , 干重热值的变化呈 “V” 型 .
混交林观光木的干重热值在冬季较高 ,进入 3月后降低 ,至 5月时干重热值出现最低值 , 7月略有升
高 , 而进入 9月干重热值再次降低 , 在 11月出现 1 a中的最高值 (图 5) . 由此可见 ,观光木与杉木干重热
值的动态变化略有不同 , 呈 “W” 型 .
由图 6可见 ,林下植被的干重热值动态变化呈单峰型 ,冬季较低 ,进入生长季节后 ,逐渐增加 ,至 9月
时达到最高值 ,而在生长期结束时又维持到较低的水平 . 林下植被细根热值的变化与乔木层差异较大 .
图 5　混交林观光木细根干重热值月变化
　　 Figure 5　 Changes of gros s caloric value for f ine
fine root s of Tsoongioden dron odorum
图 6　林下植被细根干重热值月变化
　　　 Figure 6　 Chang es of g ros s caloric value for
fine root s of und erg row th
3. 3　细根的平均干重热值、 去灰分热值与灰分含量
细根的灰分含量与细根径级成反比 , 这与随细根径级的增大 , 根系木质化程度得到加强有关 ; 且活
细根的灰分含量明显低于相应径级的死细根 (表 1) ,说明随着细根的死亡和分解 , 干物质重减少 ,而灰分
却在死细根里得到不断的累积 . 活细根和死细根的干重热值与细根径级成反比 , 这与林益明等对武夷山
甜槠群落的研究结果相似 [14 ] . 这可能与径级的减小导致木质化程度下降和灰分含量增加有关 . 各径级的
活细根干重热值均高于死根 , 这与死细根中的营养物质和能量逐渐被土壤微生物分解和释放有关 ; 而灰
分含量在死细根中积累 , 导致了死细根去灰分热值的增加 , 甚至超过相应径级的活细根 . 混交林中杉木
各径级的死、 活细根的干重热值均大于相应的观光木细根 , 其细根的平均干重热值比观光木的高
0. 718× 106 J· m-2 , 而观光木的去灰分热值却高于相应杉木细根 , 其细根平均去灰分热值比杉木的高
334 福　建　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　第 21卷
0. 484× 106 J· m-2 . 这与观光木细根的灰分含量明显比杉木的高有关 , 如观光木细根的平均灰分含量是
杉木的 1. 76倍 (表 1) .
表 1　混 交 林 细 根 的 灰 分 含 量 与 热 值
Table 1　 Ash con tent and caloric value of fin e roots in mix ed fo res t
组分 细根
1～ 2 mm
灰分
/%
干重
热值
/k J· g- 1
去灰分
热值
/k J· g- 1
0. 5～ 1 mm
灰分
/%
干重
热值
/k J· g- 1
去灰分
热值
/k J· g- 1
< 0. 5 mm
灰分
/%
干重
热值
/k J· g- 1
去灰分
热值
/k J· g- 1
合计
灰分
/%
干重
热值
/k J· g- 1
去灰分
热值
/k J· g- 1
杉　木 活根 3. 621 20. 352 21. 117 4. 309 20. 073 20. 977 7. 573 19. 503 21. 010 6. 109 19. 794 21. 082
死根 6. 216 19. 565 20. 862 7. 772 19. 296 20. 922 11. 304 19. 192 21. 638 9. 596 19. 284 21. 331
平均 4. 320 20. 140 21. 049 5. 355 19. 864 20. 988 8. 662 19. 407 21. 247 7. 114 19. 644 21. 149
观光木 活根 9. 288 19. 873 21. 908 10. 107 19. 198 21. 357 13. 297 18. 830 21. 718 12. 058 19. 081 21. 697
死根 11. 300 18. 941 21. 354 12. 579 18. 615 21. 294 14. 975 18. 323 21. 550 13. 724 18. 516 21. 461
平均 9. 921 19. 578 21. 734 10. 848 19. 023 21. 338 13. 725 18. 701 21. 676 12. 515 18. 926 21. 633
乔木层 平均 5. 193 20. 051 21. 149 6. 334 19. 714 21. 047 9. 617 19. 278 21. 329 8. 084 19. 518 21. 235
林下植 活根 6. 810 17. 877 19. 183
被　层 死根 9. 736 17. 429 19. 309
平均 7. 446 17. 780 19. 210
群　落 平均 7. 993 19. 281 20. 956
　　注: 表中的平均干重热值、 灰分含量均由各组分的干物质重为权重求得 .
4　小结
杉木和林下植被活、 死细根灰分含量动态变化呈单峰型 , 观光木的则呈双峰型 , 杉木细根的干重热
值呈 “V” 型 , 观光木的干重热值呈 “W” 型 , 而林下植被的干重热值则呈单峰型 . 观光木细根的灰分含
量、去灰分热值比杉木的高 ,但其干重热值却低于杉木的 . 林下植被层细根的灰分含量低于观光木的 ,但
高于杉木的 , 而其干重热值和去灰分含量热值均低于后两者 .
参 考 文 献:
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[ 9 ]廖利平 , 陈楚莹 , 张家武 , 等 . 杉木、 火力楠纯林及混交林细根周转的研究 [ J] . 应用生态学报 , 1995, 6 ( 1): 7-10.
[ 10 ]林益明 , 林　鹏 , 李振基 , 等 . 福建武夷山甜槠群落能量的研究 [ J] . 植物学报 , 1996, 38 ( 12): 989-994.
(责任编校: 卢凤美 )
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