全 文 ：热带亚热带植物学报 2003，1 1(3)：205-210
Journd of Tropicol and Subtropical Botany
福建柏和杉木人工林营养元素积累与分配
何宗明 张任好 2 邹双全 岳永杰 于占源 刘艳丽
(1．福建农林大学林学院，福建 南平 353001；2．福建省南平市林业委员会，福建 南平 353000)
摘要：对福建三明 33 a生福建柏和杉木人工林群落营养元素积累和分配进行了研究，结果表明：福建柏和杉木人工林
群落乔木层生物量分别为 228．8 t hm-2和 235．1 t hm-2，N、P、K、Ca和 Mg等 5种元素总积累量分别为 1 283 kg hm- 和
1 060kghm" ，乔木层和群落 5种元素积累量的大小顺序均为：K>N>Ca>Mg>P，5种元素总积累量在乔木层各器官的
分配量顺序分别为：干材 >枝>根 >干皮 >叶 >枯枝、干材 >根>干皮 >叶 >枝>枯枝。福建柏的营养利用效率低于
杉木。虽然两种人工林生态系统 94％以上的营养元素储存在土壤中，但是土壤中植物容易利用的有效营养元素储量较
低，其中有效 P在土壤中的储量低于植物中的储量。福建柏和杉木人工林 33 a生时乔木层 5种营养元素总和的当年
存留量分别为 30．75kghm。和 16．53kghm- 。
关键词：福建柏：杉木；营养元素积累
中图分类号：S718．554．2 文献标识码：A 文章编号：1005—3395(2003)03—0205—06
Nutrient Accumulation and Distribution in Fokienia
’ ‘ 一
and Cunninghamia lanceolata Plantationsoagtnsu t~ ，l
HE Zong—ming ZHANG Ren—hao ZOU Shuang—quan
YUE Yong．j ie YU Zhan．yuan LIU Yan．1 i
(1．Forestry Colege of FL m Agriculture and Forestry University，Nanping 353001，China；
2．Nanping Forestry Commitee，凡 ，Nanping 353000，China)
Abstract：Nutrient accumulation and distribution in 33-year-old Fokienia hodginsii and Cunninghamia lanceolata
plantation communites were determined during 1 999 to 2000 in Sanming，Fujian，China．The results showed that
the biomass in tree layer of hodginsii an d the C．1anceolata communities were 228．8 t hm。 an d 235．1 t hm。2
respectively，and total accum ulation ofnutrient elements(N，P， Ca，and M being l 283 kg hm and l 060 kg
hm-2， respectively． The accum ulation of nutrient elements in tree layer or in the whole com un ity for bOm
plan tations were in the order ofK>N>Ca>M g>P． Th e total accum ulation ofthe 5 nutrient elements in diferent
parts oftrees was in the order of stem wood>branch>root>stem bark>leaf>dead branch for hodginsii plantation
．
and·stem wood>root>stem bark>leaf>branch >dead bran ch for C_lanceolata plantation．The nutrient utilization
efi ciency ofF．hodginsii Was lower than that ofC．1anceolata．Although over 94％ ofthe nutrient elements in both
ecosysterns were stored in the soil． available nutrient elements in the soil which could be easily utilized by the
plants were rather lOW， particularly， the reserve ofavailable P in the soil was lower than that in the plants
． Th e
amoun t ofannual retention ofall the 5 elements in tree layer ofthe hodginsii andthe C．1anceolata com un ities
were 30．75 kg hm-2 and l 6．53 kg hm～，respectively．
Aey words：Fokienia hodginsii；Cunninghamia lanceolata；Nutrient element accum ulation
福建柏(Fokienia hodginsi)是我国南方珍贵用
材树种，有关其养分积累与分配的研究报道较少 ”。
杉木人工林营养元素的积累与分配曾有一些报道，
但主要以中幼林居多，30 a以上的成熟林分报道较
收稿 日期：2002-1 1-1 l 接受 日期 ：2003—03—17
基金项目：福建省青年科技人才创新项El(2001J038)：福建省科委重大基础研究项 N(2000-F-004)；高等学校骨干教师资助计划项目资助
维普资讯 http://www.cqvip.com
热带亚热带植物学报 第 11卷
少[2-61。本文对福建三明莘口林场 33 a生福建柏人工
林与邻近的 33 a生杉木纯林的生物量、营养元素积
累与分配进行比较研究。
1试验地概况
试验地位于三明莘口教学林场小湖工区 (北纬
26。ll 30”，东经 ll7。26 00”)，为武夷山脉东伸支脉，
属低山丘陵地貌，海拔高度均在 500 m 以下。本地
属中亚热带季风型气候，年均气温 19．I~C，无霜期
300 d左右。年均降水量 l 749 nlln，年均蒸发量
l 585 nlln，年均相对湿度 81％，冬、春季多雾。土壤
均为砂页岩发育的红壤，基本性质见表 1。
福 建柏 和杉 木 人工 林 前身 均 为 以格 氏栲
(Castanopsis kawakami)、米槠(c．carlesi)等为主的
天然林，1966年经皆伐劈草炼山，穴状整地，1967
年初用福建柏和杉木实生苗营造人工纯林，初植密
度均为 2 505株 hm- ，1967年和 1968年每年 5月
和 9月对两种幼林进行除草、松土 2次，1969年进
行 1次(5月)除草松土，杉木林于当年郁闭，而福建
柏林于 1970年郁闭。1980年对两种林分进行卫生
伐，1990年进行强度为 30％-40％(材积)间伐。
福建柏人工林标准地坡 向北偏东 52。，坡度
表 1标准地土壤理化性质
Table 1 Soil physical and chemical properties in plan tations studied
30。，林分保留密度为 975株 hm- ，平均胸径 21．6 cm，
平均高 21．37 m，蓄积量为420．7 m3 hm～，侧枝数量
多，枝下高 12．9m，林相整齐，林分郁闭度为 0．90。
灌木层主要为冬青 (Ilex purpureⅡ)、粗叶榕(Ficus
hirta)、杜茎 山(Maesa japonic 、黄瑞木 dinandra
mileti)等，生物量为 1．673 t hm- ；草本层主要为狗
脊 (Woodwardia japonicⅡ)、 毛 鳞 省 藤 (Calamus
thysanolepis)、芒萁(Dicranopteris pedata)等，生物量为
1．794 t hm- ；枯枝落叶层的现存生物量为2．652 t hm- 。
杉木人工林标准地坡向北偏东 50。，坡度为35。，
林分保留密度为 1 1 17株 hm～，平均胸径 23．3 cm，平
均高21．89 m，蓄积量为488．6 m3 hm～，侧枝少，枝下
高 l5．35 m，林分郁闭度 0．85。灌木层主要为粗叶
榕 、 悬 钩 子 (Rubus pa／matus)、 毛 冬 青 (Ilex
pubescen．~)等，生物量为 1．993 t hm- ；草本层主要为
乌毛 蕨 (Blechnum orientale)、芒 萁、观音 座莲
ngiopteris fokiensis)等，生物量为 2．478 t hm。；枯
枝落叶层的现存生物量为3．155 t hm～。
2研究方法
研究时间为 1999年 1月至 2001年 1月。分别
在 33 a生福建柏和杉木林内设置 20 mx20 m标准
地各 3块，进行每木调查，按各径级选取标准木，伐
倒后用“分层切割法 ’【习测定乔木层地上部分各器
官的生物量，并进行解析木测定；地下部分生物量
测定采用全挖法(测定 d>0．2 cm根系)和土芯法(测
定 d<0．2 cm 细根)相 结合 ，采 用相 对 生长法
(Alometric method) 】推算单位面积乔木层各器官
生物量。根据树干解析计算出平均标准木的去皮胸
径、树高和材积年生长量，结合 以往积累的两片林
分的生物量测定数据，推算乔木层各器官年积累
量。灌木层和草本层以及枯枝落叶层现存生物量采
用样方收获法[31。
土壤容重测定采用环刀法 ，有机质采用重铬
酸钾氧化、外加热法 ，全 N采用凯氏法 ，全 P采
用 NaOH碱熔、钼锑抗 比色法 ，全 K采用 NaOH
碱熔 、火焰光度法 ，全 Ca、全 Mg采用原子吸收分
光光度法[ 测定。
植株养分的测定采用硫酸 一高氯酸消煮、法【 ，用
上海嘉定纤检仪器厂制造的 KDN一消化炉制备待
测液，用同厂制造的KDN—C型蒸馏定氮仪测定全
N，钼锑抗比色法同测定全 P，火焰光度计法同测定全
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 3期 何宗明等：福建柏和杉木人工林营养元素积累与分配 207
K，AA-670原子吸收分光光度计测 Ca和M 。
3结果和分析
3．1福建柏乔木层各组分营养元素积累和分配
根据 33 a生福建柏和杉木群落不同组分的养
分含量(表 2)和生物量数据计算出乔木层各组分营
养元素积累和分配情况(表 3，表 4)。
从表 3可见，33 a生福建柏人工林乔木层和群
落 N、P、K、Ca和 Mg等 5种元素积累量的大小顺
序均为：K>N>Ca>Mg>P(与杉木相同)。5种元素积
累量总和在福建柏乔木层各器官的分配量顺序为：
干材 >枝 >根 >干皮 >叶 >枯枝，而在杉木林(表
4)乔木层各器官的分配量顺序则为：干材 >根 >干
皮 >叶 >枝 >枯枝，两者区别在于枝的位置不同，
福建柏为第 2位，而杉木为第 5位，这主要是由于
福建柏枝的生物量占较大的比例。
33 a生福 建 柏 人 工 林 乔 木 层 生 物 量 为
228．763 t hm一，N、P、K、Ca和 Mg等 5种元素总
表2 33 a生福建柏和杉木人工林群落不同组分彝分含量 (g kg-‘)
Table2 Nutrientconcentration(gkg’)indiferentplantcomponentsof33-year—old hodginsiandc lanceolataplantations
表3 33 a生福建柏人工林生态系统营养元素的积曩和分配 (kg hm
Table 3 NumeIlt acumulation and distribution(kg hm in ecosystem of33-year-old hodginsi plantation
维普资讯 http://www.cqvip.com
208 热带亚热带植物学报 第 l1卷
乔木层
Treelayer
灌木层
Shrub layer
草本层
Herblayer
叶 Leaf
枝 Branch
枯枝 Deadbranch
干材 Stemwood
干皮Stembark
根Root
小计 Subtotal
茎和枝 Shrub stem andtwig
叶 Shrubleaf
根 Shrub root
小计 Subtotal
叶和茎 Herbleafand stem
根 Herb root
小计 Subtotal
林褥层 Forest floor
群落总和 Total in the commuity
土壤(o-6o ela深度)Soil(O-6O ela depth)
生态系统 Ecosystem
3．84l
8．679
O．134
148．10O
27．530
46．859
235．143
0．779
0．560
0．655
1．994
0．858
1．620
2．478
3．155
242．770
7740．O0
7982．77
33．09
l7．74
O．22
ll1．96
65．93
73．54
3o2．49
2．46
7．8O
3．54
l3．8O
l0．41
14．82
25-22
l7．87
359-38
5743．72
6lo3．1O
8．53
4．98
O．O2
8．44
l9．44
9．95
5l-35
0．74
1．24
1．12
3．1O
1．83
2．25
4．O8
2．82
6l-36
2O46．74
2lO8．1O
5l-35
46．O9
O．06
l31．5l
61．o3
95-33
385-38
7．O8
10．34
6．22
23．64
l7．82
14．7l
32．53
3．95
445．49
l7052l
l7o967
l6-33
l4．73
0．34
63-24
75．29
55．75
225．69
2．58
5．67
2．19
lO．44
3．27
4．O5
7-32
22．o3
265．48
32276
32541．5
l1．63
7．42
0．04
45-32
l5．75
l5．07
95．23
O．8l
2-2l
1．o3
4．O5
3．83
3．58
7．40
5．52
ll2-2O
29077．4
29l89．6
120．93
90．96
O．68
360．48
237．45
249．64
1060．13
13．67
27-26
14．09
55．O2
37．15
39．40
76．55
52-2O
l243．9l
239665
24O90l9
积 累量 为 1 282．64 kg hm-2，占乔木层 生物 量的
0．5607％，即生产 1 t乔木层干物质需要 5．607 kg营
养元素 ，其数值 比杉木(4．508 kg)大；生产 1 t树干
(干材 +树皮)干物质需要 3．604 kg营养元素，其数
值仍然比杉木(3．404 kg)要大些(表 3，表 4)。说明福
建柏人工林乔木层营养利用效率略低于杉木人工
林。
若将林木器官分为树干(包括树皮)、树冠(叶 +
枝 +枯枝)、树根 3部分，则福建柏人工林乔木层中
树干生物量最大，占乔木层总生物量的 71．05％(杉
木为 74．69％)，而其 N、P、K、Ca和 Mg等 5种营养
元 素积 累量 仅 占乔木层营 养元 素总积 累量 的
45．67％(杉木为 56．40％)，树冠和树根生物量较小，
分别占乔木层生物量的 13．89％和 15．07％(杉木为
5．38％和 19．93％)，而营养元素积累量却占乔木层营
养 元 素 总积 累 量 的 34．98％和 19．36％(杉 木 为
20．05％和 23．55％)。福建柏树冠中5种营养元素积
累总量所占比例比杉木大得多。
从表5可见，33 a生福建柏乔木层最近 1 a生物
量积累量为 7．749 t hrn-2(杉木为 5．460 t hrn-2)，N、P、
K、Ca和 Mg等 5种 营 养 元 素 积 累 量 为 ：
30．748 kg hm。(杉木的为 16．534 kg l~,m-2)，占乔木层
襄S 33 a生福建柏和杉木人工林乔木层年营养元素的积累和分配 (1【g lun-2 1-‘)
Table 5 Annual nutrient accumulation and distribution(kg hm。 a-。、in tree layer of33-year-old hodginsi and C lanceolata plantations
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 3期 何宗明等：福建柏和杉木人工林营养元素积累与分配
生物量当年积累量的0．3968％，即最近 l a生产 1 t
乔木层干物质仅需要 3．968 kg营养元素，比33 a平
均值(5．607 kg)少，但 比杉木(3．028 kg)大得多；最近
1 a生产 1 t树干(干材 +树皮)干物质需要 3．524kg
营养元素，比33 a平均值(3．604kg)略少，但仍然比
杉木(3．314 kg)要多些。福建柏人工林在 33 a生时的
乔木层营养利用效率仍然低于杉木人工林。
33 a生福建柏林的干材和总生物量平均年积
累量略低于杉木人工林(表 5)，说明福建柏人工林
的生产力也是较高的。尽管都是针叶树种，但杉木
和福建柏的生物学特性有所不同。杉木属于早期速
生的中性偏阳树种，总生物量增长高峰期在 l0 a生
左右，33 a生时已进入成熟龄阶段，生物量的年积
累量逐年减少，各器官的生物量和营养元素的当年
积累量均小于平均年积累量，养分需求量大的光合
作用器官叶的生物量明显处于负增长，养分需求量
少的干材的生物量增长量虽然较小，但所占的比例
较大，所以33 a生时生产单位重量的乔木层干物质
需要的营养元素比速生阶段要少得多，且呈逐年下
降趋势，即营养利用效率逐年提高。与杉木相比，福
建柏属于阴性树种，早期生长较慢，总生物量增长
高峰期来得晚(在 15 a生左右)，持续时间长，33 a生
时仍然处于生长旺盛期，尽管叶、枝、根的生物量和
营养元素的当年积累量均低于平均年积累量，叶的
生物量还出现负增长，但是总生物量的当年积累
量，以及干材、干皮的生物量和营养元素的当年积
累量均高于平均年积累量。由于 33 a生时福建柏各
器官(特别是枝和干)的生物量当年积累量大，养分
含量也大多高于杉木，所以营养元素的年积累量大
大高于杉木。
3．2福建柏人工林生态系统营养元素积累和分配
从表 3和表 4可见，福建柏和杉木人工林生态
系统绝大部分的营养元素储存在土壤中，而植物体
中的积累量极少。两个林分土壤营养元素储量占生
态系统总储量的比例均以N和 P最低，福建柏林分
别为 94．21％和 97．33％，杉木林分别为 94．11％和
97．09％，而其他元素的比例均在 99％以上。尽管植
物仅消耗土壤中营养元素的极小部分，但土壤中植
物容易利用的有效营养元素储量较低。根据表 l计
算结果，土壤中植物容易利用的速效性N、P和 K元
素 的 储 量 ，福 建 柏 林 分 别 为 528．18 kg hm。、
23．12 kg hm-2和 622．63 kg hm ，杉木林则分别为
523．96kghm-2、23．50kghm-2和 619．47 kghm ，其中
速效 N和 K略高于植物中的储量，而速效 P低于
植物中的储量。因此，福建柏和杉木采伐后，应尽可
能保留采伐剩余物，减少养分输出，这对维护林地
长期生产力具有重要意义。
4讨论
33 a生福建柏和杉木人工林乔木层和群落 N、
P、K、Ca和 Mg等 5种元素积累量的大小顺序相
同，但乔木层各器官元素积累总量的分配顺序有所
不同，这主要是由于两者枝生物量所占比例不同造
成 的。
福建柏和杉木人工林每生产单位数量乔木层
干物质所需的营养元素均随年龄的增加而减少，说
明它们的营养效率均随年龄的增加而提高，适当延
长轮伐期有利于林地长期生产力的维持。
杉木连栽后往往存在生产力下降和土壤衰退
现象【3．4】。福建柏的营养利用效率略低于杉木，连栽
后是否比杉木更容易出现地力衰退现象，还有待今
后进一步研究。
虽然福建柏和杉木人工林生态系统 94％以上
的营养元素储存在土壤中，但是土壤中植物容易利
用的有效营养元素储量(例如 P和 N)较低，因此，人
工林采伐后若能保留采伐剩余物，减少养分输出，
或者有针对性地施肥，将有利于林地土壤肥力的恢
复和提高。
33 a生福建柏人工林的生产力与速生树种杉
木接近，但其生物学特性与杉木有所不同。福建柏
属阴性树种，早期生长慢，但生长后劲大。在本试验
条件下，33 a生福建柏林不但干材、枝等器官的生
物量的当年积累量大，生殖生长也较旺盛，每年所
产生的大量种子多能在林下发芽并长成幼苗，说明
福建柏是一个较能忍耐蔽荫的树种，适宜高密度种
植，以减少侧枝的过分生长造成的营养元素消耗。
致谢 参加该项研究的还有杨玉盛、郑燕明、陈祖
松、刘春华、陈勇、蒋宗垲、陈辉、王巧珍、蔡丽平、陈
爱玲、陈清山、谢锦升、陈光水、陈银秀、黄荣珍、郭
剑芬、江淼华J李高 、王义祥等同志，谨此致谢。
参考文献
【1】TanFL(谭芳林)，YangZW(杨宗武)，ChenD Q(陈堆全)，et a1．A
study on nutrient cycling of Fokienia hodginsii plantation 【J】．J
Nanjing For Univ(南京林业大学学报)，2001，25(3)：35-38．(in
Chinese)
【21 Pan W C(潘维俦)，Tian D L(田大伦)，Lei Z X(雷志星)，et a1．
维普资讯 http://www.cqvip.com
21O 热带亚热带植物学报 第 11卷
Studies on the nutrient cycling in the Chinese fir plantations (11)
Content, accumulation rate and biological cycling of nutrien t
elements in the fast-growing Chinese fir fore~in hily regions【J】_
J Central South For lnst(中南林学院学报)，1983，3(1)：l一17．(in
Chinese)
【3】Feng Z w(冯宗炜)，Chen C Y【陈楚莹)，Wang K P(王开半)，et a1．
Studies on the accum ulation， distribution and cycling of nutrient
dements in the ecosystem of the pure stand of subtropical
，|g ∞妇 lanceolata forests 【_『】．Acta Phytoecol Geobot Sin
(植物生态学与地植物学丛刊)，1985，9(4)：245-255．(in Chinese)
【4】Wen ZM(温肇穆)，LiangHw(梁宏温)，LjY(黎跃)．Studies on
the bioeycling ofnu~ient elem ents oftree layer ofCunninghtm~
lanceolcac~mature plantations【J】．Acta Phytoecol Geobot Sin(植
物生态学与地植物学学报)，1991，15(1)：36-45．(in Chinese)
【5】Deng S J(邓士坚)，Wang K P(王开平)，Gao H(高虹)．Biological
productivity and nutrient distribution in over-mature plantation of
Cunningl~mria hmceolata【J】．Chin J Ecol(生态学杂志)，l988．7
(1)：l3-18(in Chinese)
【6】 Yang Y S(杨玉盛)，Chen G S(陈光水)，Xie J S【谢锦升)，et a1．
Nutrient cycling ofN an d P by a mixed forest of Cunninghamia
lar~ceolata and Tsoongiodendron odorum in subtropical China 【J】．
Acta Phytoecol Sin(植物生态 学报)，2002，26(4)：473-480．(in
Chinese)
【7】Zlmng W R(张万儒)，Yang G Y(杨光滢)，Tu x N(屠星南)，et a1．
Forest Soil Analysis Methods【M】．Beijing：China Standardization
Press，2000．1-334．(in Chinese)
欢迎订阅《分子植物育种》(双月刊)
《分子植物育种》是由国家科技部批准，国家新闻出版署核准的学报级刊物，本刊由张启发院士担任主编，并由国内二十
几位著名的专家学者组成强大的编委会阵容，本刊 “立足国内，面向国际”，是一份为转基因育种、分子标记辅助育种及常规育
种服务的国际化科学杂志。
本刊围绕水稻、小麦、玉米、油菜、大豆、棉麻 、薯类、果树、蔬菜、花卉、茶叶、林草等，刊登分子遗传育种理论、分子育种方
法、分子育种研究动态以及优良种质培育等方面的科学论文报道，内容新颖，信息量大、报道及时、可读性强，是广大植物分子
生物学家、分子遗传学家、植物育种家的必备刊物。
本刊向国内外公开发行，影响大，发行范围广。国内各省 (区)、市均有订户，发行量近 4千份；对外向7O多个国家发行、交
换。读者对象是国内外从事植物分子遗传与育种的科研工作者、大专院校师生及农业生产指导者。
订 阅办法 ：
1．本刊为大 16开本 15O页，逢单月 28日出版，全年出刊 6期。铜版纸彩色印刷，每期4O元，全年 240元 (含邮寄费)
2．填好订单，用电子邮件或寄回第一联到编辑部作为发行凭证，收到订刊款后编辑部开好发票按订单上通讯地址寄出
3．汇款可通过邮局或银行帐号汇至编辑部海南办公室
海南编辑部 E-Mail：mpbhn@vip．sina．COITI 电话：0898-88231312，传真：0898-88231342联系人：李娟
邮局汇款
邮编：572012
地址：海南省三亚市丹州小区 D223幢 103号
收款单位：分子植物育种编辑部
银行汇款
开户银行：建行三亚市分行二环西路分理处
开户帐号：000016010000000351
单位名称：分子植物育种编辑部
维普资讯 http://www.cqvip.com