全 文 ：第1 8卷第4期
1 9 9 8年 7月
态 学 报 Vo1．18．No．4
Jul_， 1998
f
香港桃金娘群落植物的养分分配、
季节动态和生物循环
惫 P ．{o}
(中山大学环境科学摹 广州 510275)
■■ 研究番港桃叠攮曩术林中植物的 N、P、K养分-结果表明，(1)生物量和养分J亡量的分配格局明量不
同．桃全娘茎和枝的生物量占地上部生物量 的66．3 -其 N、P、KJ亡量分捌 只占地上部 N、P、KJ亡量的
38．o ，37．6 邦51．8 I叶子的生物量占地上部生物量的18．9 -其N、P、K贮量却分捌占39．9 ，55．4
和28．0 ．(2)常绿的执全娘叶子整年保持相对高的养分贮量}花和果的养分J亡量删存在有规#的季节变化．
从‘月到7月其养分J亡量迅逮增加t9N之后削突拣下降．(3)群落净第一性生产量中的N、P、K量分别为8844．
472和~379mg／m ．a．对于桃盒娘来说-叶子的净第一性生产量最大，所占的养分贮量也量大}花和果的净第
一 性生产量最小，却占净生产量中养分的第二位．(‘)碉落翻归还的N、P、K养分J亡量分别为2815．184和
THE DISTRIBUTIoN，SEASoNAL DYNAM lCS AND
BIoLoGICAL CYCLlNG oF PLANT NUTRIENTS lN
足月DDD y冠r D EⅣ D A SHRUBLAND oF HoNG KoNG
Guan Dongsheng ’
(脚 m f ofEnvlronmt,ntal Science-Zhongshan Um~．rslty-‰ ，510275-China)
Abstract The N，P，K nutrients of plant in Rhodomyrtus tomentosa shrubland of Hong
Kong have been studied and the results show that：(1)The resource distribution patterns
of phytomass and nutrients were sis：nificantly different．Although the stems and branches
of R．tomentosa comprised 66，3 of above-ground phytomass，they contained only 38．0 ，
37．6％ and 51．6％ of N·PlK，respectively，Conversely．the forage which comprised only
18．9 of the phytomass had 39，9 of the N，35．4 ofthe P and 28，0 0A of the K．(2)
Evergreen R．tomentosa moved N，P，K into new foliage gradually throughout the growing
season．There remained a relatively large amount ol nutrients in the leaves throughout the
year．In contrast to foliage，the contents of N，P and K of reproductive structures increased
relatively fast from April to July and declined suddenly after September，(3)For R，tom 一
tasa，the largest fractions of major nutrients in net primary production(NPP)went into fo一
*美国洛克非勒兄弟基金会资助项目．
收稿日期 1996—03-27，修改稿收刊日期：1997—11—15．
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4期 管东生 ：香港桃金娘群落植物的养分分配、季节动态和生物循环 387
hage which made up the largest NPP of the components．However，the second largest frac—
tions of nutrients in NPP went into reproductive structures although reproductive struc—
tures made up the smallest NPP．N，P，K mass in NPP of shrubland were respectively
6844，472 and 4379 mg／m a．(4)On average for two years，the return of N，P，K by litter—
fall was respectively 2815，164 and 892 mg／m a．44．7 and 50．8 of the N and P re—
quirement in above—ground NPP came from internal cycling．
Key words} nutrients of plant(N，P，K)，distribution，seasonal dynamics，biological cy—
cling，Rhodomyrtus tomoztosa．
桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)灌丛是华南山坡地森林破坏后形成的次生植物群落。因为它是华南山
地丘陵次生草地向森林群落滇替的一个过渡类型 ．所以它有不同于森林和草地的生物地球化学特征。但
是，目前仍未见到华南这类次生灌木林的植物养分的有关报道。在其他热带、亚热带地区次生灌木林的有
关研究也非常贫乏 ]。N、P、K是植物的主要营养元素．对桃金娘群落中植物的这些元素的分配、季节动态
和生物循环的研究，将有助于对华南次生灌木生态系统功能的了解，为华南山坡地的管理利用提供合理依
据。
1 研究地概况
研究地位于香港新界观音山。地处季风气候，年平均温度为22．8"C，年平均湿度为78 ，年平均降雨量
为2214mm．于湿季明显，降雨主要集中于4～9月 样地海拔高度约为22O～290m．坡度在35～45。之间 土壤
为赤红壤 ．土壤 剖 面 (0～60cm)的 pH值 为4．4～4．7．有机 质为 3．85 ～9．3o ，总 N 为0 144 ～
0．238 ，总 P为0．202 ～0．219 ，交换性 K为14～30~g／g。桃金娘是群落中唯一的优势种，占群落生物
量和净第一性生产量的80 以上。其他植物还有野牡丹(Melastoma candidum)．山芝麻(Helicteres ang“ ti-
lia)，鸭嘴草(J 甜 “ spp．)等
2 材料和测定方法
群落生物量采用收获法。在研究的两年期间，生物量测定包括 ：①利用随机层次法每月收获桃金娘10
株茎的地上部物质 ，井测定执金娘茎的高度和10cm高的直径f@随机选择8个lm×lm样方．分别收获其地
上部、地下部和死地被层物质f③每年选择草本植物生物量最大的季节(9月底)．分别随机收获8个lm×lm
样方中草本植物地上部物质f④利用随机设置的lO个32cm×32cm的稠落物收集器 ，每隔半个月(雨季)或
每十月(旱季)定期收回所有的凋落物。
将收获的物质尽快带回实验室，在室内把地上部分物质分为 ①木本植物的叶、茎、花、果和枯死物质；
②草本植物的活悻(绿色)和死体(黄色)两部分。地下部分物质分为执金娘、其他木本植物和草本植物．回
收的凋落物分为叶、枝、花、果和其他物质。
利用收获法测定植物群落净第一性生产量的基本关系式为；
Pn=△B+L+G
式中·AB为生物量增量江 为一年内植物死亡、脱落及分解损失；G为1年内被草食动物啃食损失量(本文
省略)。详细的估算方法已有另文描述”。
用来进行化学分析的样品先置于烘箱中用105℃杀青．然后用70C烘干。化学元素的测定。氮用凯 氏
法．磷用钼兰比色法，钾用原子吸收光谱法I2]。
3 结果与分析
3．1 群落中植物的养分分配
植物的养分贮量与植物组织的养分浓度和它的生物量有关 由于不同器官的养分浓度差别较大．桃金
1)管东生，香港挑金娘群落的生物量和净第一性生产量，植物生态学提·待发表
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生 态 学 报 l8卷
娘 地上部的 N、P、K贮量分配不同于它的生物量分配(表1)。虽然茎和枝 的生物量 占地上部 生物量的
66．3％．其 N、P、K贮量分别只占地上部 N、P、K贮量的38．0 ，37．6％和51．6 叶子的生物量只占地上
部生物量的18．9％．它的 N、P、K贮量却分别占地上部 N、P、K贮量的39．9 ．35．4 和28．0％。此外 ．花和
果所占的 N、P、K贮量比例也明显高于其生物量 比倒 。
表1 执金娘地上部棒平均生物■和养分贮■的分配
Table 1 The distribution of me4E~p ytomass(g／shoot)and
nutrient contents(mg／shoot)of above-groand shoots for R．tomentosa
*括号内的数字为组分的百分率．percentage of the components Bf given in pazentheses。
**花和果的生物量和养分贮量为最大生物量时期(7月)两年的平均值，Phytomass aⅡd nutrient~ORt~Tat$of flowers
and fruits is mean of peak va】ues for tw。years．
表2 执金娘群落生物■和养分贮■的分配
Table 2 The dlstrlbut|on of phytomass and nutrient contents in the R．tomentosa sbrubland
*括号内的数字为植物的养分浓度(mg／g)，Nutrient (m~Ig)of the plants afe gim in parentheses．
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但是在生物量的差别明显大于养分浓度差别的情况下，植物的生物量对其养分贮量起决定性作用(表
2) 例如，表2中地上部各组分的 N、P浓度差别相对较小，其贮量排列顺序与生物量相 同，但 K的排列顺序
则与生物量不同。由于 K是较活跃的元素，在植物枯死过程中，植物体中丈量的 K会随雨水的淋溶渗滤损
失 所以立枯体和死地被橱的K浓度明显低于活植物物质，从而使其贮量所占的比例大大降低。
3．2 桃金娘种群叶和花、果养分的季节动态
桃金娘叶子 N、P、K贮量的季节变化与叶子生物量的季节变化格局相似 ，其养分贮量的峰值 与生物量
峰值一致(图1) 在研究期间，桃金娘叶子的 N、P，K贮量不断地变化，其波动范围分别为1206~8156mg／
m ，74～195mg／m 和657～1455mg／m 。常绿的桃垒娘整年都保持相对高的叶子养分含量，这表明桃金娘
叶也象茎、枝和根一样是储存养分过冬的重要器官。
、
图1 槐盒娘叶和花果的生物量和 N、P、K贮量的季节动态
(其值为每月收获时株平均生物量或 N、P K养分贮量乘以林分密度8．38株／m2)
F ．1 Seasonal dynamics of phytomass and N．P，K conte~ts in foIiage and fo[wers + fruits
of R．1蝴 f d in the shrubland
(The va[~es a calculated by⋯ “phytomass l}r nutrient conteY~ts of monthly
harvesting shoots mu]tip]ied by 8．38 which is average number of shoots in 1．0 m ．)
与叶子的情况不同，桃金娘花和果的 N、P、K贮量从花营形成(3或4月)到它的最大生物量时期(7月
底)迅速增加，9月后则迅速降低。此外，桃金娘花和果的 N、P、K的初始累积率大于生物量的累积率 。例如，
花和果的 N、P、K贮量在1 989年和1 990年5月分别达 到最 大贮 量的25．7 ，34．9 ，22．4 和42．6 ，
41．0 ，39．7 ，这时它的生物量只选峰值的l9．7 和35．9 ：
与生物量变化格局相同，桃金娘叶子的养分贮量在花和果养分贮量低的1989年倾向于增加 而在花和
果养分贮量高的1 990年则倾向于降低，其原因可能是由于在1990年有较多的养分从叶子输送到花和果中
3．3 净第一性生产量中的养分
对于桃金娘来说，叶子的净第一性生产量最大，它们占的养分量也最大(表3)。但是花和果在第一性生
产量中所占的养分比例与干物质分配的比例明显不同。虽然花和果占桃盒娘净第一性生产量的比例最小，
它却占净第一性生产量中养分的第2位
群落净第一性生产中的 N、P、K量为6844．472和4379mg／m。．a．其中桃金娘分别占75．8 ，76．3 和
71．j ．其他木本植物占l4．7 ，14．6 和17．2 ，其余为草本植物所有 ；
净第一性生产量的养分浓度倒数表示单位养分所生产干物质的量，即养分利用效率 】。在桃金娘群落
中，桃金娘比其他植物养分利用效率高 这也许是桃金娘能在群落中占优势的原因之 一 另一个反映植物
养分浓度特征的系数为养分富集率，即净第一性生产量的养分浓度除以生物量的养分浓度 。因为木质部
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生 态 学 报 1B眷
是虫物量的主要组成部分，叶和花、果是净第一性生产量的主要组成部分，前者养分浓度低而后者高，所以
养分富集率通常太于1。桃金娘的 N、P、K富集率分别为1．88，2．05和1．42，此值高于29年生常绿阀叶林的
N、P、K富集幸(1．66．1．80．1．41)n]．较高的富集幸表明在新生组织中有相对高的养分浓度。
3．4 养分的生物循环
由于没有测定植物地下部分的养分归还，本文只讨论地上部的养分循环情况．根据两年 (1989年2月～
1991年1月)的研究结果，桃金娘群落的拥落物量为47 ／m．a，相当于地上部净生产量的63．0 ．拥落物中
的N、P、K归还量分刷为2815．164和892mg／ra ．St，相当于地上部净第一性生产量中N、P、K的t6．4 ．
39．1 和23．5 ．由于在植物枯死过程中会发生养分的内部循环(由枯死部分向活组织迁移)以及雨水淋
溶造成的渗滤损失，拥落物中N、P、K的归还量占地上部净第一性生产量中N、P、K的比例比干物质所占
的比例低24．6 ．36．1 和61．8 ．
在植物的枯死过程中，通常N、P的渗滤损失较小．K的兽滤损失较大 “-a]．因为本研究没有测定K的
渗滤损失．所以无法估算它的内部循环．根据植物嚣官枯死前后的N、P贮量差异，估算得到桃金娘灌木林
的墙上部 N、P再分配分别为2710和212 mg／m ．a．这表明执金娘灌木林地上部净第一性生产所需的 N、P
的44．7 ，50．8 来自内部循环。
执金娘灌木林的干物质和 N的转换率明显小于其相邻地区的草地和芒萁群落，P和 K则相似(表4)。
养分转换率与干物质转换率的比值与归还率不同 ，为灌木林太于草地和芒萁群落。这反映了木本植物群落
与草本植物群落养分循环的差异．3十群落元素的转换率顺序较一致，为N>P>K．这表明N循环与 C循
环的关系最密切。
净第一性生产量的养分需要是评价养分循环效率的一十重要指标．与草地与芒萁群落相比，桃金娘灌
木林需要较多的N、P和较少的K进行物质生产．
衰3 桃盘娘群藩净第一性生产■中的井分
Tstble 3 Nutrient IⅡnet primary production (NPP)of the R．tomeatfosa sbrubinad
*括号内的数字为檀物的葬分浓度(mg／g)，Nutrient concentrationm(rag／g) the plants且re given in pazentheses．
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4期 管东生：香港桃金娘群落植蜘的养分分配、季节动态和生物循环 391
*Guan Dongshe~g．A StUdy of primary productivity and nutrients the grassland。fernland and scrubland of
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