全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
林业科学研究　2007, 20 (3) : 408～414
Forest Research
　　文章编号 : 100121498 (2007) 0320408207
中亚热带地区几个树种树干茎流的养分特征研究
陈书军 1, 2 , 闫文德 23 , 项文化 2 , 雷丕峰 2
(1. 西北农林科技大学林学院 ,陕西 杨凌　712100; 2. 中南林业科技大学生态研究室 ,湖南 长沙　410004)
摘要 :对湖南株洲 22～25年生的樟树、火炬松、槲栎、醉香含笑 4个树种树干茎流及林外大气降水中 N、P、SiO2、K、
Ca、Mg、Cu、Zn、和 Mn 9种养分元素含量进行了为期一年的测定。结果表明 :不同月份大气降水养分元素含量不同 ,
各元素各月平均含量按大小排序为 Ca >NH4 2N > SiO2 > Zn > K >NO3 2N >Mg > Fe >Mn > P > Cu;大气降水经过林冠
层后 ,树干茎流中各养分元素含量变化基本一致 ,均表现季节动态变化 ,相对于大气降水 ,大多数元素含量增加 ;不
同树种间树干茎流养分特征表现不同 ,按总含量值排序依次为火炬松、槲栎、樟树、醉香含笑 ;不同养分元素之间的
相对含量也表现出较大的差别 , NH4 2N、Ca、K、SiO2含量最高 ,Mg、NO3 2N、Zn、Mn含量居中 , P、Fe、Cu含量最低。与
大气降水相比 , 4个树种茎流共同表现为 , Cu的含量变化较小 ,其它元素含量均有较大的变化 ,其中樟树茎流中 Zn,
SiO2 , Fe, Cu;火炬松、槲栎茎流中 Zn, Fe;醉香含笑茎流中 Zn为负淋洗 , 4个树种对 Zn的负淋洗表现的尤为显著。
关键词 :降水 ;树干茎流 ;养分含量 ;亚热带
中图分类号 : S715. 2 文献标识码 : A
收稿日期 : 2006204228
基金项目 : 国家自然科学基金 (编号 30571487)、省自然科学基金 (05JJ40127)、省科技厅重点项目 (06FJ3083、05NK3026)、省教育厅项
目 (05C331)、省青年骨干教师培养对象项目、校高层次引进人才项目资助
作者简介 : 陈书军 (1977—) ,男 ,陕西杨凌人 ,主要从事森林生态学研究. E2mail: csfuchen@ yahoo, com. cn3 通讯作者.
Nutr ien t Character istics of Stem 2Flow in D ifferen t
Tree Spec ies in M iddle Subtrop ics
CHEN Shu2jun1, 2 , YAN W en2de2 , X IANG W en2hua2 , LEI Pi2feng2
(1. College of Forestry, Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling　712100, Shaanxi, China;
2. Research Section of Ecology, Central South University of Forestry and Technology, Changsha　410004, Hu’nan, China)
Abstract: The concentrations of 9 nutrient elements (N、P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Mn、SiO2 ) in stem 2flow, and rainfall
were measured in 22～25 years old C innam om um cam phora, P inus taeda, Q uercus a liena, M ichelia m acclurei from A2
p ril of 2003 to July of 2004 at Zhuzhou. The results showed: the concentrations of the nutrients in rainfall varied ac2
cording to the month; The concentration sequence of the nutrient elements in p recip itation were follows: Ca >NH4 2
N > SiO2 > Zn > K >NO3 2N >Mg > Fe >Mn > P > Cu; The concentrations of the nutrients in stem2flow also varied
in the same way and changed seasonally. Compared with that in p recip itation, most of them increased; The nutrient
characteristics of stem2flow for different tree species differed significantly and the concentration sequence of the total
nutrient elements in stem2flow were follows: Pinus taeda, Q uercus a liena、C innam om um cam phora, M ichelia m ac2
clurei; Proportion of nutrient in stem2flow of different nutrient elements also differed significantly among all nutrients
analysed. It was found that the highest concentration was for NH4 2N, Ca, K, SiO2 , m iddle for Mg, NO3 2N , Zn,Mn,
and the lowest for P, Fe, Cu; Compared with atmospheric p recip itation, the stem2flow of four tree species together
performance were, the concentration of Cu nearly did not change, other element content had a bigger change, C inna2
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第 3期 陈书军等 :中亚热带地区几个树种树干茎流的养分特征研究
m om um cam phora stem2flow Zn, SiO2 , Fe, Cu; P inus taeda, Q uercus a liena stem2flow Zn, Fe; M ichelia m acclurei
stem 2flow Zn were lower than those in p recip itation, significant variation was especially noted for Zn in the four tree
species.
Key words: p recip itation; stem 2flow; nutrient concentration; sub2trop ic zone
养分水循环是生态系统生物地球化学循环的一
个重要组成部分 ,大气降水在通过林冠时 ,由于植物
-大气相互作用的结果 ,其化学成分会发生显著的
改变 [ 1 ]。穿透水和树干茎流构成林内雨 ,作为森林
生态系统养分平衡的一个重要组成部分 ,林内雨的
养分分配 ,是由穿透水和树干茎流两部分决定的 [ 2 ]。
与穿透水相比 ,树干茎流量及其所含的养分总量虽
少 ,但茎流中养分浓度却比穿透水和大气降水高 ,茎
流雨水及其所含养分的入渗分布范围小 ,仅限于树
干基部四周 [ 3 ] ,并沿着根的生长方向直接进入土
壤 [ 4 ]。且这部分养分是水溶性的 ,无需经过复杂的
分解过程 ,可被植物直接吸收 ,具有加速植物生长和
促进养分循环的重要作用 [ 5 ]。目前 ,有关降水对林
冠淋洗作用的研究已有较多报道 ,涉及不同森林类
型及树种 ,如寒温带有红松 ( P inus kora iensis Sieb. et
Zucc. )、云杉 ( Picea aspera ta Mast. )、冷杉 (A bies fabri
(Mast. ) Craib. ) ,暖温带有华北落叶松 (L a rix princi2
pis2rupprech tii Mayr. )、油 松 ( Pinus tabu laeform is
Carr. ) ,亚热带有杉木 ( Cunn ingham ia lanceola ta
( Lamb. ) Hook. )、刨 花 楠 ( M achilus pauhoi
Kaneh. )、红栲 (Castanopsis hystrix A. DC)等树种 ,以
及热带半落叶季雨林和山地雨林等。针对我国亚热
带地带性植被常见树种樟树 (C innam om um cam phora
(L. ) Presl)、火炬松 ( P inus taeda L. )、槲栎 (Q uercus
a liena B l. )、醉香含笑 (M ichelia m acclurei Dandy)等
树种茎流养分特征的研究却鲜有报道 ,因此 ,从生态
学角度研究大气降水在通过森林冠层后的不同树种
的树干茎流养分特征 ,对于了解其养分归还和输入
的规律、物质元素补给量及物质迁移特征将具有重
要意义 ,同时可为该区域森林生态系统的经营和管
理提供必要的理论依据和基础数据。
1　研究地概况
试验地设在中南林业科技大学树木标本园 ,地
理位置 112°54′E, 27°50′N,海拔 50～200 m ,相对
高度 150 m,属湘中丘陵区 ,气候系典型的亚热带湿
润气候 ,年降水量 1 185. 8～1 912. 2 mm,集中于 4—
6月 ;年平均相对湿度 80% ,年平均气温 17. 4 ℃。
本区地层古老 ,母岩以变质板页岩为主 ,风化程度较
深 ,土壤为红壤 ,呈酸性。地带性植物为常绿阔叶
林 ,试验林分是 1984年人工营造的樟树林 ,园内还
生长有枫香 (L iqu idam bar form osana Hance)、杜仲
( Eucomm ia u lm oides O liv. )、桂花 ( O sm an thus fra2
grans Lour. )等乔木树种。在造林前进行了平梯整
地 ,造林后处于半自然状态 ,现郁闭度为 0. 7～0. 8,
林下植物主要有女贞 (L igustrum lucidum A it. )、小叶
女贞 (L igustrum quihou i Carr. )、菝葜 ( Sm ilax ch ina
L. )、山胡椒 (L indera g lauca ( Sieb. et Zucc. ) B l. )、
木莓 (R ubus sw inhoei Hance. )、油茶 (Cam ellia oleifera
Abel. )、大叶黄杨 (B uxus m egistophy lla LÓvl. )、满树
星 ( Ilex acu leola ta Nakai. )、南蛇藤 (Celastrus orbicu2
la tus Thunb. )、铁芒萁 (D icranopteris linearis (Burm. )
Underw. )等。
2　研究方法
2. 1　样品的收集
将标准雨量筒安置于离林缘距离约为树高 1. 5
倍处 ,收集林外降水 ,为防止污染 ,将精制网状塑料
纱布置于漏斗口上进行过滤 ,并定期对纱布进行清
洗。为了避免藻类生长 ,每次样品收集完后对雨量
筒用蒸馏水冲洗以保持清洁。在树木园内选择分布
均匀 ,林冠枝叶结构能代表平均林冠的樟树、火炬
松、槲栎、醉香含笑样木各 3株 ,每株用直径 2 cm聚
乙烯塑料管沿中缝剖开 ,从 1. 5 m处由上往下蛇形
缠绕于树干上 ,用沥青粘牢 ,基部放置集水器收集树
干茎流 [ 6 ]。
2. 2　取样时间及分析方法
根据降水的性质、天气状况及试验目的 ,分别于
2003年 4月 4日、5月 11日、6月 23日、7月 14日、8
月 5日、10月 13日 , 2004年 2月 18日、3月 23日、4
月 17日、5月 15日、6月 21日、7月 16日取水样 ,并
及时进行养分含量分析。其中 NH4 2N 用纳氏试剂
比色法测定 ; NO3 2N用酚二磺酸比色法测定 ; P用磷
钼蓝比色法测定 ; SiO2用硅钼蓝比色法测定 ; K、Ca、
Mg、Cu、Zn、Mn用 HP3510型原子吸收分光光度计
测定 [ 7 ]。
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林 　业 　科 　学 　研 　究 第 20卷
3　结果与分析
3. 1　大气降水 (林外降水 )的养分特征
受降水、环境、气象条件及人类活动的综合影
响 ,同一地区不同时间大气降水中各元素含量变化
具有较大随机性 ,各月输入量不同且年变幅较大。
由表 1可知 ,大气降水中 Ca元素含量的平均值最
高 ,为 64. 504μmol·L - 1 , Cu元素含量最低 ,仅为
0. 299μmol·L - 1 ,相差 215. 7倍。无机态 N (NH4 2N
和 NO3 2N)则以 NH4 2N为主 ,比 NO3 2N高 8倍多 ,降 水中各养分元素平均含量排列顺序为 : Ca > NH4 2N> SiO2 > Zn > K > NO3 2N >Mg > Fe >Mn > P > Cu。不同月份大气降水养分元素含量不同 ,除 Cu、SiO2、Mn的含量变化较小外 ,其它各元素含量的变化较大 ,尤以 Mg明显 , 2003年 10月份降水中 Mg含量最高 ,达 30. 200μmol·L - 1 , 2003年 5月份的含量最低 ,只有 0. 453μmol·L - 1 ,相差达 66. 7倍 ,而降水中 Cu含量最高的 2004年 4月为 0. 662μmol·L - 1 ,最低的 2003年 8月份为 0. 142μmol·L - 1 ,相差仅4. 7倍。
表 1　林外降水的主要养分元素含量 μmol·L - 1
时间 NO3 2N NH4 2N P K Ca Mg Cu SiO2 Fe Zn Mn
2003204204 2. 226 9. 369 0. 839 17. 980 26. 324 1. 481 - 41. 908 - 11. 573 -
2003205211 1. 081 114. 422 0. 420 18. 364 4. 242 0. 453 - 24. 033 - 35. 729 -
2003206223 15. 418 35. 369 3. 325 144. 814 16. 243 2. 222 - 7. 473 - 45. 437 -
2003207214 20. 127 277. 240 0. 904 39. 209 101. 752 8. 311 - 51. 161 - 16. 817 -
2003208205 5. 354 79. 774 1. 065 30. 513 86. 132 3. 785 0. 142 42. 990 - 0. 902 0. 382
2003210213 8. 080 53. 829 1. 291 45. 143 155. 347 30. 200 0. 346 41. 325 0. 233 45. 407 0. 928
2004202218 30. 627 189. 262 0. 323 12. 226 196. 592 22. 547 0. 252 48. 016 - 50. 253 1. 784
2004203223 9. 322 14. 913 1. 388 35. 896 4. 986 2. 808 0. 181 64. 143 6. 066 31. 381 -
2004204217 8. 168 158. 096 0. 625 26. 225 53. 931 6. 850 0. 662 23. 861 5. 601 37. 844 2. 939
2004205215 5. 709 23. 517 0. 170 22. 153 57. 637 8. 165 0. 362 61. 287 2. 169 30. 465 -
2004206221 8. 911 12. 072 0. 589 4. 064 83. 362 1. 606 - 75. 830 1. 759 32. 549 0. 251
2004207216 4. 889 58. 366 2. 899 9. 154 79. 635 1. 354 - 9. 037 - 40. 547 -
(截尾平均 ) 7. 591 60. 879 0. 886 25. 188 64. 504 4. 239 0. 299 41. 572 3. 176 34. 753 1. 031
　　注 : - 表示未检出。
3. 2　树干茎流的养分特征
3. 2. 1　树干茎流中养分元素含量的季节变化 　总
的来说 ,养分元素含量的季节变化较大且与降水季
节大致关联 ,但不同元素的关联程度和变幅又各异。
通过分析表 2的数据可知 , 4个树种 (樟树、火炬松、
槲栎、醉香含笑 )各养分元素的含量虽然上下起伏 ,
但规律比较明显 ,表现为雨季含量低 ,旱季含量高。
试验地从 7—10月份期间就处于温度高、辐射强、空
气湿度小、林冠干燥、环境蒸散大的状态 ,降水量相
对较低 ,而 11—3月冬春季期间 ,同样是干旱少雨 ,
致使树体表面颗粒物积累时间较长 ,大气悬浮物质
较多 ,降水洗脱的干沉降物较多 ,故 10月和 2月
(2004年 )两次取样的养分元素含量明显高于其它
各月 ,而 4—6月的春夏季期间 ,正值试验地的雨季 ,
降水集中、雨量较大 ,大气或树木表面颗粒物被大量
淋失或稀释 ,故茎流中养分元素含量较低 ,各月养分
元素含量差异不大。这一现象与其它地区的其它树
种表现相类似 ,如湖南会同地区常绿阔叶林主要树
种 , 刨 花 楠、红 栲、青 冈 ( Cycloba lanopsis g lauca
( Thunb. ) Oerst. )等 ,针叶树种杉木人工林 [ 8 ] ;寒温
带长白山地区红松云冷杉林 [ 9 ]等。
相关研究国内外均有报道 ,如雷电明显增加降
水中养分的含量 ,特别是林冠上层的低空放电使降
水中 N的含量增加 3～5倍。人类活动和工业污染
正在改变大气养分输入的数量 ,在工业发达和城市
近郊区域大气氮素的沉降量显著高于不受人为活动
干扰情况下的输入量 [ 10, 11 ] ,统计数字显示 ,我国南
方地区大气氮素混合沉降量在 6. 6～23. 1 kg·hm - 2
·a - 1之间 ,北方地区 (华北、东北、西北地区 )在 5. 1
～25. 4 kg·hm - 2 ·a - 1之间 ,而在不受人为活动干
扰的情况下 ,大气氮素的沉降量仅为 1. 8～3. 2 kg·
hm - 2 ·a - 1 ,德国西部的 Solling试验点 N的降水输
入高达 23 kg·hm - 2 ·a - 1 [ 12 ] ,牧场和泥土公路附近
Ca的输入较高 [ 13 ]。
3. 2. 2　不同树种间树干茎流养分元素含量的变化
　为了避免受到极端值的影响 , 4个树种树干茎流
养分元素平均含量采用截尾平均数 ,即将 2003年 4
月至 2 0 0 4年 7月共 1 2个月实验数据由小到大排
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表 2　4个树种树干茎流养分元素含量 μmol·L - 1
树种 时间 NO3 2N NH4 2N P K Ca Mg Cu SiO2 Fe Zn Mn
樟树 2003204204 3. 086 41. 060 0. 936 58. 775 24. 419 49. 235 - 9. 820 - 1. 376 1. 711
2003205211 2. 123 103. 076 0. 538 61. 912 15. 969 3. 113 - 15. 145 - 2. 467 0. 534
2003206223 19. 329 122. 848 4. 956 116. 706 39. 747 14. 709 - 20. 971 - 4. 388 1. 074
2003207214 12. 330 243. 562 0. 872 191. 287 205. 948 33. 265 0. 252 70. 742 0. 358 1. 483 1. 438
2003208205 9. 725 586. 800 3. 455 149. 367 62. 678 20. 942 0. 205 28. 959 0. 358 0. 550 1. 875
2003210213 28. 353 247. 360 1. 856 239. 908 375. 268 117. 939 0. 299 63. 369 0. 403 4. 632 4. 660
2004202218 69. 003 444. 217 3. 535 182. 783 512. 775 99. 650 0. 252 58. 734 2. 050 14. 142 12. 660
2004203223 7. 448 40. 402 1. 763 47. 501 37. 383 5. 997 0. 470 22. 851 5. 137 5. 613 -
2004204217 13. 867 195. 793 1. 246 152. 331 165. 805 29. 250 1. 503 27. 954 7. 924 1. 884 -
2004205215 6. 487 36. 498 0. 858 51. 632 19. 795 9. 445 0. 135 45. 138 2. 446 - -
2004206221 2. 494 47. 036 1. 433 132. 796 64. 757 25. 263 - 47. 576 0. 211 - -
2004207216 3. 865 234. 318 2. 918 114. 170 247. 729 14. 496 0. 382 30. 121 - 4. 370 3. 137
火炬松 2003204204 5. 935 123. 126 0. 323 33. 889 28. 794 2. 510 - 106. 367 - 11. 849 -
2003205211 6. 516 227. 403 0. 710 185. 149 39. 423 4. 238 - 29. 259 - 1. 758 2
2003206223 5. 435 398. 869 0. 743 162. 309 99. 905 34. 273 0. 142 31. 656 - 5. 764 5. 260
2003207214 5. 225 197. 577 0. 517 147. 091 81. 466 26. 867 - 20. 554 - - -
2003208205 12. 564 528. 148 3. 455 111. 821 40. 271 8. 064 0. 252 29. 442 0. 555 10. 855 1. 201
2003210213 24. 853 774. 067 6. 651 131. 310 441. 464 83. 028 0. 535 115. 321 0. 233 12. 047 15. 636
2004202218 52. 496 641. 151 10. 170 152. 283 507. 910 190. 125 1. 983 89. 141 3. 635 13. 209 13. 870
2004203223 14. 434 352. 136 6. 554 98. 495 223. 190 33. 532 1. 341 92. 287 2. 417 3. 868 4. 605
2004204217 7. 870 152. 341 1. 743 46. 063 139. 004 24. 810 2. 833 75. 028 4. 674 0. 275 -
2004205215 6. 870 86. 925 2. 938 32. 047 16. 393 5. 801 0. 142 73. 014 1. 826 - -
2004206221 17. 466 228. 234 0. 517 57. 598 75. 752 19. 872 - 53. 858 1. 415 2. 890 2. 821
2004207216 21. 998 805. 499 10. 590 128. 420 145. 591 6. 789 - 25. 031 - 3. 486 1. 438
槲栎 2003204204 6. 516 108. 158 1. 162 54. 708 18. 140 1. 029 - 19. 855 - 0. 535 -
2003205211 2. 226 122. 294 0. 839 47. 240 26. 324 5. 719 - 80. 038 - 15. 365 1. 675
2003206223 26. 175 235. 385 4. 423 108. 163 63. 252 17. 898 - 24. 399 - 0. 443 1. 383
2003207214 2. 838 744. 408 1. 195 104. 250 232. 272 36. 124 0. 283 288. 245 0. 519 1. 697 3. 640
2003208205 16. 273 191. 923 4. 940 82. 484 79. 345 10. 862 0. 205 8. 788 1. 486 0. 963 1. 438
2003210213 24. 901 327. 743 1. 195 205. 533 638. 056 118. 988 0. 441 75. 361 2. 238 8. 332 14. 635
2004202218 20. 595 259. 833 3. 067 144. 022 358. 701 64. 925 0. 330 42. 074 1. 128 4. 648 8. 045
2004203223 2. 193 49. 893 1. 937 67. 957 69. 664 9. 751 1. 558 42. 191 4. 906 2. 553 -
2004204217 21. 111 345. 040 4. 617 120. 900 159. 389 19. 296 2. 707 41. 775 5. 838 1. 865 -
2004205215 10. 967 70. 516 0. 613 42. 611 25. 550 8. 270 0. 142 55. 023 1. 826 - -
2004206221 11. 048 118. 136 0. 904 100. 286 187. 335 16. 869 - 67. 988 1. 415 5. 336 4. 460
2004207216 12. 789 420. 101 3. 390 193. 768 348. 770 10. 039 0. 220 35. 933 - 1. 468 3. 677
醉香含笑 2003204204 2. 790 79. 219 0. 613 25. 832 4. 242 0. 535 - 14. 213 - 0. 657 -
2003205211 5. 096 95. 961 0. 549 29. 157 10. 779 0. 741 - 51. 827 - 3. 318 -
2003206223 10. 531 79. 109 3. 519 64. 197 20. 610 4. 608 - 36. 981 - 3. 792 0. 255
2003207214 7. 016 197. 356 0. 743 127. 243 174. 160 24. 892 0. 563 45. 370 0. 358 3. 715 2. 403
2003208205 8. 193 282. 673 2. 518 62. 100 16. 817 23. 082 0. 205 62. 063 0. 281 1. 376 -
2003210213 26. 014 180. 946 0. 904 87. 497 172. 688 32. 709 0. 157 71. 366 17. 029 2. 859 2. 239
2004202218 93. 896 437. 564 4. 488 261. 981 316. 732 114. 174 0. 834 94. 451 26. 967 15. 579 11. 577
2004203223 37. 916 236. 439 6. 941 109. 033 140. 252 17. 363 0. 614 59. 283 6. 966 10. 794 3. 932
2004204217 14. 855 162. 349 0. 299 22. 153 67. 915 6. 176 1. 984 44. 326 5. 137 10. 411 3. 531
2004205215 3. 375 29. 949 0. 339 19. 604 100. 429 1. 251 0. 135 34. 799 0. 783 7. 507 -
2004206221 5. 061 22. 747 0. 773 59. 296 89. 902 16. 269 0. 063 60. 133 0. 727 7. 790 2. 120
2004207216 8. 398 288. 479 1. 585 127. 007 230. 970 4. 242 - 14. 853 - 1. 474 -
　　注 : - 表示未检出。
列 ,排名第 1 /4的值为 Q1 ,称为第 1个四分位数 ,排 名第 2 /4的值为 Q2 ,称为第 2个四分位数 ,排名第
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林 　业 　科 　学 　研 　究 第 20卷
3 /4的值为 Q3 ,称为第 3个四分位数。将 Q1以下的
数值和 Q3以上的数值排除 ,剩下的数值取其平均 ,
就截尾平均数。由表 3可知 ,在降水相同的条件下 ,
树种不同 ,树干茎流中各养分元素的含量明显不同 ,
种间差异显著。其中 4个树种树干茎流养分元素平
均含量的排列顺序分别为樟树 NH4 2N > K > Ca >
SiO2 >Mg > NO3 2N > Zn >Mn > P > Fe > Cu;火炬松
NH4 2N > K > Ca > SiO2 >Mg > NO3 2N > Zn >Mn > P
> Fe > Cu;槲栎 NH4 2N > Ca > K > SiO2 >Mg >NO3 2N >Mn > Zn > P > Fe > Cu;醉香含笑 NH4 2N > Ca > K> SiO2 >Mg >NO3 2N > Zn > Fe >Mn > P > Cu。按总含量值排序依次为火炬松、槲栎、樟树、醉香含笑。出现这种情况主要原因是树种不同 ,叶片构造、表面质地不同对尘埃颗粒的吸附和持水时间长短的不同 ,其次是不同树种的各项生理活动也不同 ,导致叶片细胞组分、分泌物 ,叶片衰老、凋落时期等的不同。与刘世海等 [ 14 ]的研究结果相似。
表 3　不同树种树干茎流中养分元素平均含量 μmol·L - 1
树种 NO3 2N NH4 2N P K Ca Mg Cu SiO2 Fe Zn Mn 总含量
樟树 8. 954 157. 772 1. 692 121. 214 96. 053 22. 987 0. 296 33. 767 1. 123 3. 277 2. 040 449. 175
火炬松 10. 953 322. 061 2. 690 112. 456 96. 998 19. 989 0. 709 58. 690 1. 886 5. 993 4. 229 636. 655
槲栎 13. 031 209. 219 1. 991 97. 340 131. 876 14. 119 0. 319 47. 497 1. 741 2. 446 3. 363 522. 943
醉香含笑 9. 015 158. 712 1. 189 68. 547 98. 633 11. 957 0. 385 49. 653 3. 403 4. 830 2. 724 409. 048
3. 2. 3　树干茎流中不同养分元素含量的变化 　由表
4可知 , 4个树种茎流中不同养分元素的相对含量也
表现出较大的差别 ,不同树种树干茎流总养分含量
中 , NO3 2N占 1. 720% ～2. 492% , NH4 2N占 38. 800%
～50. 586% , P占 0. 291%～0. 423% , K占 16. 758%～
26. 986% , Ca占 15. 236% ～25. 218% ,Mg占 2. 700%
～5. 118% , Cu占 0. 066% ～0. 111% , SiO2占 7. 517%
～12. 139% , Fe占 0. 250% ～0. 832% , Zn占 0. 468%
～1. 181% ,Mn占 0. 454% ～0. 666%。虽然各养分元
素含量变化很大 ,但总的分布趋势是一致的 ,即 NH4 2
N、Ca、K、SiO2含量高 ,Mg、NO3 2N、Zn、Mn含量居中 , P、
Fe、Cu含量最低。无机态 N以 NH4 2N为主 , NH4 2N
的含量约为 NO3 2N的 19. 6倍。大量元素中 , NH4 2N
含量最高 , P最低 ;微量元素中 , Zn含量最高 , Cu最
低。值得注意的是 P,它是植物生长所必须的营养要
素 ,但含量却相当低。这与亚热带杉木幼林 [ 15 ] ,锐齿
栎林 [ 16 ] ,亚热带常绿阔叶林和杉木人工林 [ 8 ]茎流的
研究结果相似。
表 4　不同树种树干茎流养分元素的相对含量 %
树种 NO3 2N NH4 2N P K Ca Mg Cu SiO2 Fe Zn Mn
樟树 1. 993 35. 125 0. 377 26. 986 21. 384 5. 118 0. 066 7. 517 0. 250 0. 730 0. 454
火炬松 1. 720 50. 586 0. 423 17. 664 15. 236 3. 140 0. 111 9. 218 0. 296 0. 941 0. 664
槲栎 2. 492 40. 008 0. 381 18. 614 25. 218 2. 700 0. 061 9. 083 0. 333 0. 468 0. 643
醉香含笑 2. 204 38. 800 0. 291 16. 758 24. 113 2. 923 0. 094 12. 139 0. 832 1. 181 0. 666
3. 3　降水中养分含量及淋洗量
受降水的强度、季节、降水水量、持续时间、降水
间隔、环境条件、气象条件、植物体生理活动 ,叶片表
面 ,树皮表面以及降水中离子、固体颗粒或气体的吸
附或吸收等因素的影响 ,大气降水、树干茎流中各养
分元素的含量产生较大变化 [ 17, 18 ]。由表 5可知 ,大
气降水中养分元素变动系数最大的是 Mg;在这 4个
树种的茎流中变动系数最大的元素分别是 ,樟树为
Fe;火炬松为 Mg;槲栎为 Cu;醉香含笑为 Fe。变动
系数最小的元素分别是 ,樟树、火炬松、槲栎为 K;醉
香含笑为 SiO2 ,这表明樟树、火炬松、槲栎对 K;醉香
含笑对 SiO2的吸附、吸收、淋洗处于一个相对平衡稳
定的过程。与大气降水相比 , 4个树种树干茎流中
除 NH4 2N、K的变动系数都小于大气降水 , Ca、Cu、
Fe、Zn、Mn的变动系数都大于大气降水。
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第 3期 陈书军等 :中亚热带地区几个树种树干茎流的养分特征研究
表 5　大气降水、树干茎流中养分元素含量 μmol·L - 1
项目 NO3 2N NH4 2N P K Ca Mg Cu SiO2 Fe Zn Mn
X 7. 591 60. 879 0. 886 25. 188 64. 504 4. 239 0. 299 41. 572 3. 176 34. 753 1. 031
大气降水 S 8. 378 84. 172 0. 991 37. 094 59. 200 9. 368 0. 187 21. 416 2. 545 14. 864 1. 117
Cv 1. 104 1. 383 1. 119 1. 473 0. 918 2. 210 0. 626 0. 515 0. 801 0. 428 1. 083
X 8. 954 157. 772 1. 692 121. 214 96. 053 22. 987 0. 296 33. 767 1. 123 3. 277 2. 040
樟树 S 18. 749 173. 345 1. 377 61. 996 161. 143 36. 844 0. 443 19. 889 2. 809 3. 916 3. 965
Cv 2. 094 1. 099 0. 814 0. 511 1. 678 1. 603 1. 496 0. 589 2. 501 1. 195 1. 943
X 10. 953 322. 061 2. 690 112. 456 96. 998 19. 989 0. 709 58. 690 1. 886 5. 993 4. 229
火炬松 S 13. 559 254. 193 3. 814 53. 160 161. 793 53. 185 1. 055 34. 324 1. 607 4. 877 5. 917
Cv 1. 238 0. 789 1. 417 0. 473 1. 668 2. 661 1. 488 0. 585 0. 852 0. 814 1. 399
X 13. 031 209. 219 1. 991 97. 340 131. 876 14. 119 0. 319 47. 497 1. 741 2. 446 3. 363
槲栎 S 8. 714 194. 983 1. 634 53. 445 186. 564 33. 778 0. 919 73. 581 1. 905 4. 498 4. 515
Cv 0. 669 0. 932 0. 821 0. 549 1. 415 2. 392 2. 885 1. 549 1. 094 1. 839 1. 343
X 9. 015 158. 712 1. 189 68. 547 98. 633 11. 957 0. 385 49. 653 3. 403 4. 830 2. 724
醉香含笑 S 25. 886 123. 109 2. 073 68. 667 98. 280 31. 420 0. 635 22. 826 9. 779 4. 638 3. 658
Cv 2. 871 0. 776 1. 743 1. 002 0. 996 2. 628 1. 650 0. 460 2. 873 0. 960 1. 343
　　注 : X、S和 Cv分别表示截尾平均值、标准差和变动系数
　　大气降水在形成茎流的过程中与林冠层的枝
叶、树皮的直接接触 ,不仅淋洗了林冠层和树皮表面
吸附的尘埃颗粒 ,而且淋洗了叶片上的分泌物质 ,致
使茎流中养分元素的含量发生较大变化 [ 19 ]。表 6
列出了 4个树种树干茎流与大气降水的比较结果 ,
其中 ,净淋洗为树干茎流与大气降水养分浓度的差
值 ,淋洗系数为树干茎流的养分浓度除以大气降水
养分浓度。表 6的结果表明 , 4个树种茎流共同表
现为 , Cu的含量变化较小 ,其它元素含量均有较大
的变化 ,其中樟树茎流中 Zn, SiO2 , Fe, Cu;火炬松、
槲栎茎流中 Zn, Fe;醉香含笑茎流中 Zn为负淋洗 ,
对 Zn的负淋洗表现的尤为显著。表明植物体对这
些元素进行了吸收 ,而其它元素的含量均有所增加 ,
这与樊后保 [ 20 ]、刘世海 [ 21 ]、陶豫萍等 [ 22 ]的研究结果
相似。4个树种茎流中淋洗量大的元素均为 NH4 2
N、K、Ca。主要是因为 K的溶解度高 ,大气降水在经
过林冠层和树干时容易被淋洗的缘故 ; NH4 2N的含
量高与试验地春夏季节雷雨天 (放电 )较多有关 ; Ca
的含量高与林分对尘埃等固体颗粒及有机物的大量
吸附有关。
表 6　树干茎流净淋洗的养分含量 (μm ol·L - 1 )和淋洗系数
项目 NO3 2N NH4 2N P K Ca Mg Cu SiO2 Fe Zn Mn
樟树 树干茎流净淋洗量 1. 363 96. 893 0. 806 96. 025 31. 549 18. 748 - 0. 003 - 7. 805 - 2. 053 - 31. 476 1. 009
树干茎流淋洗系数 1. 180 2. 592 1. 910 4. 812 1. 489 5. 422 0. 991 0. 812 0. 354 0. 094 2. 084
火炬松 树干茎流净淋洗量 3. 363 261. 182 1. 805 87. 267 32. 495 15. 750 0. 410 17. 118 - 1. 290 - 28. 760 3. 198
树干茎流淋洗系数 1. 443 5. 290 3. 038 4. 465 1. 504 4. 715 2. 372 1. 412 0. 594 0. 172 4. 100
槲栎 树干茎流净淋洗量 5. 441 148. 340 1. 105 72. 152 67. 373 9. 880 0. 020 5. 925 - 1. 435 - 32. 307 2. 331
树干茎流淋洗系数 1. 717 3. 437 2. 248 3. 864 2. 044 3. 331 1. 066 1. 143 0. 548 0. 070 3. 260
醉香含笑 树干茎流净淋洗量 1. 424 97. 832 0. 304 43. 358 34. 129 7. 717 0. 086 8. 081 0. 227 - 29. 923 1. 693
树干茎流淋洗系数 1. 188 2. 607 1. 343 2. 721 1. 529 2. 820 1. 287 1. 194 1. 071 0. 139 2. 641
　　大气降水透过树木冠层形成树干茎流后 ,雨水
中的营养元素的含量与淋洗量取决于以下几个相互
联系的理化过程 : ①降水期间雨水中营养元素向林
冠的输入 ; ②截留雨水的蒸散 ; ③植物组织渗出物的
淋洗 ; ④雨水对未降水期间林冠上沉积物的冲洗 ; ⑤
枝叶、体表对溶液中离子、固体颗粒或气体的吸附或
吸收 [ 23 ]。当淋洗作用大于吸收、吸附作用 ,则林内
雨中养分元素含量增高 ,出现养分富集 ,净淋洗量为
正 ;当吸收、吸附大于洗脱、淋洗作用 ,则净淋洗量为
负。淋洗系数的大小排列序列分别为 ,樟树 Mg > K
>NH4 2N >Mn > P > Ca > NO3 2N > Cu > SiO2 > Fe >
Zn;火炬松 NH4 2N > Mg > K > Mn > P > Cu > Ca >
NO3 2N > SiO2 > Fe > Zn;槲栎 K > NH4 2N >Mg >Mn
> P > Ca > NO3 2N > SiO2 > Cu > Fe > Zn;醉香含笑
Mg > K >Mn > NH4 2N > Ca > P > Cu > SiO2 > NO3 2N
> Fe > Zn。
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林 　业 　科 　学 　研 　究 第 20卷
4　小结
(1)大气降水中 Ca元素含量的平均值最高 ,
为 64. 504μmol·L - 1 , Cu 元 素 含 量 最 低 , 仅 为
01299μmol·L - 1 ,最高与最低相差 215. 7倍。降水
中各养分元素平均含量排列顺序为 : Ca > NH4 2N >
SiO2 > Zn > K > NO3 2N >Mg > Fe >Mn > P > Cu。不
同月份大气降水养分元素含量不同 ,除 Cu、SiO2、Mn
的含量变化较小外 ,其它各元素含量的变化较大 ,尤
以 Mg明显。
(2) 4个树种茎流中各养分元素的含量虽然上
下起伏 ,但规律比较明显 ,表现为雨季含量低 ,旱季
含量高。大多数元素含量随降水季节不仅表现出明
显的季节动态变化 ,而且年际差异显著 ,在两个实验
年度中 ,樟树变幅最大的 NO3 2N相差达 7. 74倍 ;火
炬松变幅最大的 Zn相差达 43. 06倍 ;槲栎变幅最大
的 Mg相差达 18. 76倍 ;醉香含笑变幅最大的 Ca相
差达 16. 01倍。在降水相同的条件下 ,树种不同 ,树
干茎流中各养分元素的含量明显不同 ,种间差异显
著 ,各树种茎流中 P、Fe、Cu次序变化不大 ,其它元
素均有较大的变动。树种茎流之间不同养分元素的
相对含量也表现出较大的差别 , NH4 2N、Ca、K、SiO2
含量较高 ,Mg、NO3 2N、Zn、Mn含量居中 , P、Fe、Cu含
量较低。养分中无机态 N以 NH4 2N为主 , NH4 2N的
含量约为 NO3 2N的 19. 6倍。大量元素中 , NH4 2N含
量最高 , P最低 ;微量元素中 , Zn含量最高 , Cu最低。
值得注意的是 P,它是植物生长所必须的营养要素 ,
但含量却相当低。
(3)大气降水中养分元素变动系数最大的元素
是 Mg, 4个树种茎流中变动系数最大的元素分别
是 ,樟树为 Fe;火炬松为 Mg;槲栎为 Cu;醉香含笑为
Fe;变动系数最小的元素分别是 ,樟树、火炬松、槲栎
为 K;醉香含笑为 SiO2。与大气降水相比 , 4个树种
树干茎流中除 NH4 2N、K的变动系数都分别小于大
气降水外 ,一般均比大气降水大。大气降水在形成
茎流的过程中 , 4个树种茎流共同表现为 , Cu的含量
变化较小 ,其它元素含量均有较大的变化 ,其中樟树
茎流中 Zn, SiO2 , Fe, Cu;火炬松、槲栎茎流中 Zn, Fe;
醉香含笑茎流中 Zn为负淋洗 , 4个树种对 Zn的负
淋洗表现的尤为显著。
参考文献 :
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