全 文 ： 第19卷第{期
1999芷 7,El
生 态 学 报
ACTA ECOI OGICA SINICA
Vo1．19，No．4
Joly，1999
武夷山黄山松群落能量的研究
林 鹏 ，林益明 ，李振基 ，杨志伟 ，型塑 ，何建源。
(1_厦门大学生物学系，厦门 361005}2．武壳山自然保护区管理局．武竟山 354315)
l }．
■要 t在生物量、生产力研究的基础上 ，通过干重热值测定，对黄山~／}(Pinus ⋯ )群落的能量现存量、能量净固定
量厦太阳能转化效率进行分析讨论。测定结果表明：(1)黄山杜群落各组分样品的 干重热值具有一定的差异．树皮的干重
热值最高t为22．14kJ／g，枯根的干重热值最低，为16 27kJ／g 【2 黄山橙群落的能量现存量为379832．3kJ／m~，其中地上
部 分 为275488 OkJ／m (占73．5“)，地 下部 分为 104344 3kJ／m (占27．5 ){1093年 黄山杜 群落的能 量净 固定量 为
20854·ikJ,／il~ Ⅱ·其中用于群落自身增长的能量为13894．4kJ／m ·a．而释放至其它子系统的能量为8739．7kJ／m ·＆。(3)
林地太阳光台有效辐射能的转化艘率为0．997
关羹调 t黄山钕群落 干重热值；能量现存量，武夷 山
Study on energy of Pinus taiwanensis community in W uyi M oun—
tains
I IN Peng。，I IN Yi—Ming。，LI Zhen—ji ，YANG Zhi—Wei。，LIU Chu—Dian ，HE Jian—Yuan露
(1．Department Biology，XiamenUni~rsitA,．Xiamen 361005．Chinal 2．TheAdministrativeBurea ofWayishanNa
tlonal Nature Reservet 吣 shah 354315，China)
Abstrlct：On the basis of the biomass and productivity research，and by means of calorimetry measurement，
the standing crop of energy，net energy production and energy conversing efficiency of Pinus tai~vanensis
community were determined．The results were as follows：(1)There were some differences in the gross
caloric value among the tractions of Pinus taiwanensis community．The gross caloric value of bark of trunk
wasthe highest(22·14kJ／g)，that of dead rootwasthelowest(1 6·27kJ／g1．(2)The energyin standing crop
of Pinus taiwanensis community was 379832．3kJ／m ．The energy value of the aboveground was
275488·0kJ／m。(accounting for 72．5 )and that of belowground was l04344．3kJ／m。(accounting for
27·5 )．Net energy production was 20654．1kJ／m ·a for Pinus tai~vanensls community in l993，in which
the energy for growth aCCumulation was 13894．4kJ／m a—the energy of releasing to other branch ecosys—
tem was 6759·7kJ／m a．(3)To the photosynthetic active radiation on the stand．the energy conversing ef—
ficiency of Pinus taiwanensis community was 0．997 ．
Key words~Pinus taiwanemis communityigross caloric value~standing crop；W uyi M ountain
文●■号 t1000—0933(1999)04—0504—05 中田分娄号 {Q148 文献标识码 ：A
黄 山橙(Pinus船 口n删 “Hayata)为我国特有树种，并为东部亚热带中山地 区的代表群系的建群种 ，
是一种阳性常绿针叶树种，具有耐寒、抗风、耐瘠薄土壤的特性，是中山地区优良的造林树种。本文在生物
量和生产力研究基础上，对武夷山黄山松群落的干重热值和能量状况进行了研究。
1 自然条件和样地概况
黄山松群落的实验地设在距武夷 山自然保护 医管理 局ltkm 处的桐本关西侧 ，纬度27。47 N，经度117。
42 E，海拔1300m左右 。武夷山 自然保护 医的气候属典型的亚 热带季风气候。年平均气温各地段 不同 ，为
基盒顶 目 福建省自然科学基金和武夷山自然保护区管理局资助项 目
~liBq，l 7—03 02}幡订日期，1998 01 08
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I
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4期 林 峭等 ：武夷山黄山橙群落能量的研究 5o5
8．5～18 c，极端低温一15c，年降水量一般为1486~21 50ram 又因山高林密 ，年蒸发量仅lO00mm左 右，相
对湿度 78 ～84 ，年平均 降水2000mm，无霜期253～272dl1]。黄山橙林 地土壤 为山地黄壤 ，土 层厚 度
90~m。表土层多细根，上覆盖枯枝落叶2～4cm。群落结构简单 ，分层明显，一般具有乔、灌、草3层．通常 地被
物 与草本种类及数量都不多。林内乔木层林冠一般高9m，最高植株12m．林内乔本层主要是黄 山抡，并有少
量的本荷 (Schima su1~rba)、甜槠 (Caslanopsls eyrei){林内灌 木层有肿节步穗竹 (Oligostachyum oedegona
gum)、马银花(Rhododendron ovatum)、江南山柳((＼tethra cavalerie1)、细齿柃木(Eurya loquaina)等 草本层
有扁穗莎草 (Cyperus衄 s)、烈 蝴蝶 (Tripterosperum affine)；林缘 有蕨 (Pteridium aquillnum vat*
1atiusculum)等。林冠郁闭度选8o ，平均密度19．3株／lOOm ，平均晌径11 67cm，叶面积指数2 9
2 材料和方法
在武夷山桐木关关顶西侧黄山橙群落内选2个lore×lore 样方，分别记录佯方中乔木种群的数量 ，并测
量每本的高度、胸径 。然后选取具 有代表性 的标准本进行砍伐 ，分别测定树干 (村皮、辩材)，幼 技、多年生
技、枯枝、叶、果、粗根(> 2cm)、中根 (O．2～2cm)、细根(
量l2 ；灌木层 、草本层的生物量是按 小佯方法直接收获测定0 (灌木层是2个 2m×2m，草本层是2个0 5m×
0．5m的样方)，井在灌木层和草本层各取10o～50 样品 ，60C烘干，磨粉后 ，贮存备用．并同上求得干重生
物量 ；黄山橙群落各组分样品的干重热值，均采用 GR一3500型徽 电瞄氧弹式热量计测定，每个样品设2～3
个重复，两院结果相差不超过2oOJ／g
3 结果与讨论
3 1 黄 山松群落各组分的干重热值
群落中植物各组分的热值测定是计算群落能量现存量、能量净固定量及太阳能转化效率的基础。植物
热值是指单位重量植物所含的热量 本文论述的是包括灰分在 内的干重热值(kJ／g)。
从表1看 出．黄山橙群落各组分样品的干重热值在l6 27～22 14kJ／g之间 。其中树皮的干重热值虽高 ，
枯根的干重热值最低。各组分样品干重热值大小顺序是：树皮>叶>幼 枝>多年生枝>果>枯枝>树材>
粗根>灌木>中根>草本>细根>枯根 。影响植物热值的因素很 多，营养条件、气候 条件 以及植物所含营
养成分的不同都 有所影响 黄山橙植物含有较高的树脂和桧节油而使干重热值较高，特别是吉树脂和油点
高的树皮和 叶，干重热值分别达22 14kJ／g和 衰l 黄山投群落各组舟样品的干■鼎值
21．85kJ／g。植物热值是衡量植物 光能 利用和
生 产力的指标之一 Whittaker等 在研 究森
林群落的生产力时发现 ，各层的生产力随着湿
度梯度发生变化 ，但在中生性的环境中层的生
产力大小是乔木层>灌术层>草 本层。黄 山松
群落具有同上述一致的结论 }不仅生产力的大
小是乔木层>灌木层>草本层 ，而且干重热值
也是如此 。黄 山橙群落生长较好 ，林内荫蔽 ，分
层 明显 ，从林冠乔木到地被层草本 ，光照 强度
逐渐减弱 乔木层叶片直接受光 ．光照强度大．
有机物质在光合同化过程 中积 累多，干重热值
就最高l同样道理 ，干重热 值从灌木至草本 依
次降低 ，这个结 果与 S．Adamandiadou等的“一
研究一致
Tabte 1 Gr惦s c_to c value of仙 一ous fractloas lI1 P／nus ta~mm —
Jens／~衄 Ⅲm ty
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506 生 态 学 报 19卷
3．2 黄山松群落的能量现存量
能量现存量 是指一定时 间内群落所积 累
的总能量 它包括生态 系统 中现存的活植物体
及残留其上的死植物体所积累的总能量 能量
现存量是根据系统各组分样品的干重 热值 和
对应的生物量或枯死植物量来推算的 ] 黄山
橙群落生物量分布见表2
从表2看出，黄山松 群落的 能量现 存量 为
379832 3kJ／m。，其 中地上部分为275488．OkIl
m ，占 总 量 的 72．s3 ．地 下 部 分 为
104344．3kJ／m ，占27．47 ，高 于落 叶桧 人工
林的269719kJ／m“ 。
黄 山松群落乔木 层的能量 现存量 占整个
生态系统的89．01 ，这 主要是 乔木 层的生物
量积累最大t它反映了乔木层是系统重要的功
能层次 相 比之 下，灌木和草本层的能量现存
量较小，分别占总量的10．98 和0．01 。
由于能量现存量与生物量正相关 ，因此 ，
能量现存量 的分布大 小是 乔木层>灌木层>
草本层 ，这 与落 叶松人工林 研究一致。尤其
是草本层千物质生产的存留量较小 ，相当部分
生物量在 当年枯死拥落 ，所以其能量现存量极
低，仅占0．01 。对于整个 系统而言，要获得最
衰2 黄山投群藩的麓量现存量
TM~Ie 2 Smadl~ crop ef eaergy(SCE)in Pl taiwaRe~ is~lm-
mually
大 能量积累，必须具有合理的乔木 灌木和草本层的空间结构 ．以提高系统对 能量的吸收和固定。
在黄山桧群落中，各组分的能量现存量的大小顺序是 ：树材>粗根>多年生枝>灌木>树皮>细根>
枯枝>中根>叶>幼枝>果>枯根>草本 。
3．3 黄山松群落的年能量净固定量
1993年黄山桧群落的年能量净固定量见表3。群落年能量净固定量 (net energy production)是指在1年
内单位面积上群落通过光合作用所固定的能量扣除群落该时期固呼吸及被动物啃食等消耗的能量之后所
剩余的能量。其计算方法是以群落各组分(包括当年更选的凋落物各组分)的年净干物质生产量和相应组
分的千重热值相乘之和而得 ]。
从表3看出，黄山松群落年能量净 固定量为20654．1kJ／m。·a，其 中用于 自身增长 的能量为13894．4kJ／
m ·a，占总量的67．27 }而 以稠落 物形式输 出以提供 给林地 其它子 系统 的能量 为6759．7kJ／m ·a，占
32．73 ，这一部分能量年复一年地向环境输送 ，是生态系统中其它生物赖以生存和发展的能量基础 ，因而
对于维持整个生态系统的存在和发展具有重要的意 义。
与其 它 陆生森 林群落 相 比，武夷 山黄 山桧群落 的 年能量 净 固定量 20654．1kJ／m a．低于雨 绿 林
(26334kJ／m ·a)C ，落叶松人工林(26435kJ／m ·a)[ ；高于北万针叶林(1oo37kJ／m ·a)[ ：‘而与夏绿林
(19228kJ／m ·a)和暖温带混交林 (19646kJ／m ·a)口 相近(表4) 因此 ，它是 生产力和能量净固定量较高的群
落类型。
3 4 黄山桧群落的太阳能转化效率
群落的太阳能转化效率 (energy conversing efficiency，ECE)是指 群落每年净固定能量 (NEP)占当年
林地太阳辐射能 (solar radiation energy，SRE)的百分比，即 ECE 一NEP／SREX100。由于并非所有的太
阳辐射能都可以被植物光合作用所利用，现在一般用太阳光台有效辐射能(photosynthetic active radia—
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4期 林 鹏等 ：武夷山黄 山橙群落能量的研究 507
tiontPhAR)代表群落接受到的总能量来计算群落的太阳能转化效率，即 ECE 一NEP／PhAR×
100 棚
。光合有效辐射能和太阳总辐射能的换算系数采用O．47，即 PhAR=SRE×0．47 ，按此公式计算．
武夷山黄山松群落的太阳能转化效率为0．997 (表5)。
寰3 黄山梧群藩的蠢量净固定量 1993)
Table 3 Net energy productloa(NEp)In Pines taiwanensds
∞ Ⅲ 目
组分
Fracfica~
年生产量[
N PP
(g／mz)
能量净
固定量
占总量
百分宰
NEF Percentage
(kJ／rtl ) to to咀【( )
寰4 各森林群藩嗣藩的睫量净固定量
Table 4 Net energy predactlma(NEp)ol various forests
森林类型
Forest type
能量净固定量
ⅣE尸(kJ／m ·a)
热带雨林 Tropical rain[erest
雨绿林 Raiwgreen~orest
夏绿林 Summer green forest
暖温带混交林w— temperate mixed fore虽c
北方针叶林 Boreal coniferous forest
疏林地 Woodland
硬叶常绿蔼丛 Sd~rophy Li．s scrub
荒漠灌丛 Desert scrub
落叶把人工林 Larch plamatinn~s：
黄山按林 taiwanensls{orest
*表中除落叶按人工林和黄山杜林外，其它数据引自
Lieth 和 Whittaker(1975) ．All data from Lieth ＆nd
W hittaker(1975)except the data of larch plantation and P／．
tMwa~ sis foi-est．
寰5 黄山梧群藩的太阳蠢转他效事
Table 5 Energy~omversing efficiency of PhAR In m taiwanemsis community In Wuyi Motmtalns
*果 置(武夷 山市)的20a平均 太阳总 辐射 量为441kJ／cm
与其它植物群落相比t黄 山松群落 的太阳能转化效率 为0．997 ，低于热带人工林 (2．35 ～
5．o7 )：” 、草车植物群落(1．59 ) ．高于栎林(0．z3％)⋯ ，而与 Ovington等研究的松林(1．0 ～
1．3 )m 相近。
4 小结
(1)黄山松群落各组分样品的干重热值有一定的差异 。在16．27~22．L4kJ／g之间 ．树 皮的干重热值最
高 ·枯根的干重热值最低；黄山松植物含有较高的树脂 和橙节油而使干重热值较高 ．特别是含树脂和油点
高的树皮和叶，干重热值分别达22．14kJ／g和21．85kJ／g。
(2)黄山松群落乔木层的能量现存量占整个生态系统 的89．01 ．反映了乔木层是系统重要 的功能层
次。而灌木和草本层的能量现存量较小．分别占总量的lO、98 和o 01％。
黄山松群落能量现存量的分布大小是乔木层>灌木层>草本层，尤其是草本层干物质生产的存留量
较小，相当部分生物量在 当年枯死凋落 ，所以其能量现存量极低 ，仅占0．0l 。对于整个系统而言 ．要获得
最大能量积累，必须具有合理的乔木、灌木和草车层的空问结构 ，以提高系统对能量的吸收和 固定
(3)黄山松群落的能量现 存量为379832．3kJ／m~，能量净固定量为20654．1kJ／mz·a，太阳能转化效率为
0．997 。
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