全 文 ：林业科学研究 2006, 19 (5) : 600～605
Forest Research
文章编号 : 100121498 (2006) 0520600206
海岸沙地木麻黄人工林凋落物归还量
及其热值动态研究
张清海 1 , 叶功富 23 , 林益明 3
(1. 中国林业科学研究院热带林业研究所 ,广东 广州 510520; 2. 福建林业科学研究院 ,福建 福州 350012;
3. 厦门大学生命科学学院 ,福建 厦门 361005)
摘要 : 2002年 11月至 2003年 10月在福建沿海中部惠安县崇武镇赤湖林场用收集筐法收集木麻黄凋落物 ,分析了
凋落物各组分的归还量 ;应用 GR - 3500型氧弹式热值仪测定木麻黄凋落物的热值 ,并测定分析了凋落物各组分的
灰分含量。结果表明 :木麻黄人工林的凋落物归还量为 14. 18 t·hm - 2 ·a - 1 ,其中小枝占 72. 21% ,枝条占 23. 41% ,
球果占 2. 68% ,其余部分占 1. 69%。归还分布情况是 : 4—9月为归还高峰期 ,占总归还量的 68. 48% ,其它月份占
总归还量的 31. 52%。凋落物各组分灰分含量平均值顺序为 :花 ( 5. 32% ) >小枝 ( 4. 90% ) >枝 (4. 69% ) >球果
(3120% ) ;凋落物干物质热值平均值顺序为 :小枝 > (21. 11 kJ·g- 1 ) >花 (20. 96 kJ·g- 1 ) >球果 (19. 91 kJ·g- 1 )
>枝条 (19. 89 kJ·g- 1 ) ;凋落物去灰分热值的顺序为 :小枝 (22. 19 kJ·g- 1 ) >花 (22. 18 kJ·g- 1 ) >枝条 (20. 87 kJ
·g- 1 ) >球果 (20. 63 kJ·g- 1 )。整个林分的能量归还量为 294. 55 GJ·hm - 2 ·a - 1 ,其中小枝占主体 ,归还量为
215179 GJ·hm - 2 ·a - 1 ,其次是枝条 66. 07 GJ·hm - 2 ·a - 1 ,再次是果 7. 66 GJ·hm - 2 ·a - 1 ,花最小 5. 02 GJ·hm - 2
·a - 1 ,各月的能流变化与凋落物生物量相似。
关键词 :木麻黄 ;凋落物 ;热值
中图分类号 : S792193 文献标识码 : A
收稿日期 : 2005206221 修回日期 : 2006205230
基金项目 : 国家“十五”科技攻关项目 :“海岸带防护林优化配置模式和可持续经营技术研究”(2002BA516A16215)
作者简介 : 张清海 (1975—) ,男 ,福建宁化人 ,研究实习员 ,硕士3 通信作者
Study on D ynam ic of C asua rina equ ise tifo lia Plan ta tion L itter and
Its Ca lor ic Va lue on Coa sta l Sands
ZHANG Q ing2hai1 , YE Gong2fu23 , L IN Yi2m ing3
(1. Research Institute of Trop ical Forestry, CAF, Guangzhou 510520, Guangdong, China; 2. Fujian Academy of Forestry, Fuzhou 350012,
Fujian, China; 3. School of L ife Sciences Xiamen University, Xiamen 361005, Fujian, China)
Abstract:By burning samp les in a GR23500 Oxygen Bomb Calorimeter, the caloric value of Casurina equ isetifolia
litter collected by trap s from Nov12002 to Oct1 2003 at Chihu forestry centre in Huian county in the m iddle of Fujian
coast was analyzed, and the ash content and ash free caloric value of every components were tested. Result showed
that Casuarina equ isetifolia p lantation litter was 14. 18 t·hm - 2 ·a - 1 , foliage twig occup ied 72. 21% of total,
branch, cone, flower were 23. 41% , 2. 68% , 1. 69% , respectively. The monthly dynam ic variance was that the
fastigium was from Ap ril to Sep tember, occup ied 68. 48% of total litter, and that in the other months occup ied
31152%. The average ash content order of components were flower ( 5. 32% ) > foliage twig ( 4190% ) > twig
(4169% ) > cone (3. 20% ). The average gross caloric value order of components were foliage twig ( 21. 11 kJ·
g- 1 ) > flower(20. 96 kJ·g- 1 ) > cone (19. 91 kJ·g- 1 ) > twig (19. 89 kJ·g- 1 ). The average ash free caloric val2
第 5期 张清海等 :海岸沙地木麻黄人工林凋落物归还量及其热值动态研究
ue order were foliage twig (22. 19 kJ·g- 1 ) > flower (22. 18 kJ·g- 1 ) > twig (20. 87 kJ·g- 1 ) > cone (20. 63 kJ
·g- 1 ). The C. equ isetifolia p lantation had high returning energy in a year, the amount of total p lant was 294. 55
GJ·hm - 2 ·a - 1. The distribution among the components are as follows: foliage twig was 215. 79 GJ·hm - 2 ·a - 1
while twig, cone, flower were 66. 07 GJ·hm - 2 ·a - 1 , 7. 66 GJ·hm - 2 ·a - 1 , 5. 02 GJ·hm - 2 ·a - 1 , respective2
ly, with same dynam ic tendency as the litter biomass variance.
Key words: Casuarina equ isetifolia; litter; caloric value
木麻黄 ( Casuarina equ isetifolia L1)防护林生态
系统是东南沿海沙地重要的生态屏障 ,对于改善和
保护沿海生态环境起着重要作用。由于多代经营 ,
沿海木麻黄防护林出现衰退 , 2代或 3代更新极为
困难。海岸沙地本属极度退化立地 ,生境十分恶劣 ,
土壤养分和水分含量低 ,保持水肥的能力差 ,同时还
伴随着不同程度的盐碱化 ,自然和人工生态恢复难
度较大。在沿海沙地上构建一个复合可持续经营人
工生态系统 ,成为现在沿海防护林的重大难题。在
生态系统中凋落物对林木生长 ,养分循环 ,改善土壤
结构 ,调节土壤酸碱度等具有重要作用 ,同时也是土
壤微生物主要养分和能量来源。凋落物是植被与环
境之间进行物质和能量交换的主要途径 , Berg等 [ 1 ]
认为凋落物对林地养分和水分的作用十分重要。滨
海沙地木麻黄凋落物是海岸木麻黄养分的主要来
源 ,也是木麻黄人工林实现可持续生长的重要保障。
对于极度退化海岸沙地 ,凋落物对木麻黄生长有着
更为重要的作用。叶功富等 [ 2 ]对木麻黄凋落物动态
及其分解动态进行了研究 ,结果表明 :木麻黄年凋落
物增长速率从速生阶段开始提高至干材阶段达到最
大。国内对木麻黄凋落物热值研究较少 ,张清海
等 [ 3 ]对木麻黄凋落物分解过程热值动态变化进行了
研究 ,揭示了木麻黄凋落物分解过程的热值变化规
律。目前 ,对木麻黄生态系统整个能流的研究不够
全面 ,应加强木麻黄生态系统对太阳能的吸收到凋
落物能量释放的整个过程进行系统研究。本文从凋
落物归还量及其热值和能量流角度探讨沿海木麻黄
防护人工林凋落物能流特征 ,为沿海防护林可持续
经营提供科学依据。
1 试验地概况
试验地设在福建省沿海中部惠安县崇武镇赤湖
防护林场 (118°55′E, 23°45′N) ,属南亚热带海洋性
季风气候 ,年平均气温 19. 8 ℃;年均降水量 1 029
mm ,年均蒸发量 2 000 mm;夏季 (7—9月 )多台风和
暴雨天气 ,秋冬东北风强盛 , 8级以上的大风天达
105 d,年平均风速 7. 0 m· s- 1 ,干湿季明显。土壤
为均一性风积沙土 ,沙土层厚度 80～100 cm。
试验林分 1989 年造 , 初始密度 2 500 株 ·
hm - 2 ,现存密度为 1 648株 ·hm - 2 ,平均胸径 10. 77
cm,平均树高 12. 97 m ,郁闭度大于 0. 90;现存生物
量为 152. 60 t·hm - 2。林地内凋落物厚度 3～5 cm ,
且分解良好 ;林下灌木、草本稀少。1998年建立了
固定的生态定位观察点 ,试验地不受人为干扰 ,是进
行木麻黄防护林凋落物归还研究的良好试验地。
2 材料与方法
凋落物采用收集框法收集。2002年 10月底在
林下随机设置 9个收集框 (框深 15 cm,口径 0. 5 m
×1 m,孔径 0. 5 mm ×0. 05 mm的玻璃纤维网 ) ,离
地面 20 cm,每月 15号收集 1次 ,月底收集 1次 ,测
定鲜质量后 ,分出小枝、枝、果、花 ,及时在 80 ℃下进
行 48～72 h烘干备用 ,每月汇总。归还量大的组分
每月 (量少组分则 1季度或半年 1次 )另取少量 (不
同的组分取不同的量 ,小枝取 50 g,花取 2 g)在 105
℃下烘至恒质量 ,求含水率 ,求算每月凋落物的总
量 ,每月累加得全年总量 [ 4 ]。
所有测定样品测定前在 80 ℃下烘干去除水分 ,
磨粉后全部过 6号筛贮存备用 ,而后用长沙仪器厂
生产的 GR - 3500型微电脑氧弹式热量计测定热
值。样品热值以干物质热值 (每克干物质在完全燃
烧条件下所释放的热量 ,简称 GCV )和去灰分热值
(AFCV)表示。测定环境在空调控制 20 ℃左右 ,每
样品重复多次 ,误差控制在 ±0. 20 kJ·g- 1 ,每次实
验时用苯甲酸标定仪器 [ 4, 5 ]。
灰分含量采用干灰化法测定 :样品在马福炉中
550 ℃下灰化 5 h后测定其灰分含量。
去灰分热值 =干物质热值 / ( 1—灰分含量 )。
去灰分热值除去灰分含量不同的干扰 ,更能够反映
植物体各组分热值情况。
各月各组分能流的计算方法 :根据木麻黄人工
林各月凋落物各组分物质量和各组分的热值推算各
106
林 业 科 学 研 究 第 19卷
月的能量归还量。
3 结果与分析
3. 1 凋落物归还量
凋落物是森林生态系统向环境归还物质和能量
的主要形式 ,也是生命系统与环境进行物质、能量、
信息交换的主要途径 ,是土壤有机质的主要来源 ;同
时 ,凋落物还是碎屑食物网的能量来源 ,对木麻黄林
分养分良性循环有重要的作用 ,对整个滨海沙地生
态系统起着重要的调节作用。木麻黄人工林凋落物
各月归还量见表 1。
表 1 滨海沙地木麻黄人工林凋落物各月归还量 t·hm - 2
项目
2002年 - 月
11 12
2003年 - 月
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
合计
小枝 0. 72 0. 46 0. 16 0. 15 0. 40 0. 68 1. 35 1. 32 1. 58 1. 21 1. 13 1. 08 10. 24
枝 0. 40 0. 04 0. 30 0. 10 0. 50 0. 70 0. 30 0. 14 0. 30 0. 11 0. 39 0. 04 3. 32
果 0. 03 0. 04 0. 01 0. 01 0. 01 0. 01 0. 02 0. 01 0. 05 0. 09 0. 08 0. 02 0. 38
花 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 22 0. 00 0. 02 0. 00 0. 00 0. 00 0. 24
合计 1. 15 0. 54 0. 47 0. 26 0. 91 1. 39 1. 89 1. 47 1. 95 1. 41 1. 60 1. 14 14. 18
从表 1可知 :滨海沙地木麻黄人工林的凋落物
归还量为 14. 18 t·hm - 2 ·a - 1 ,而 10年前惠安崇武
镇 15年生木麻黄的凋落物归还量为 2. 17 t·hm - 2
·a - 1 [ 2 ] ,印度喜马拉亚山中部贫瘠地上 15年生印
度黄檀 (D a lberg ia sissoo Roxb1 )的凋落物归还量为
4. 37 t·hm - 2 ·a - 1 [ 6 ] ;西双版纳 30年生季雨林的
凋落物归还量为 8. 42 t·hm - 2 ·a - 1 [ 7 ] ;南亚热带鹤
山 15年生马占相思林 (A cacia m angium W illd1)的凋
落物归还量为 4. 90 t·hm - 2 ·a - 1 [ 8 ] ,鼎湖山 40年
生黄果厚壳桂 (C ryptocarya concinna Hance)、鼎湖钓
樟 (L indera chun ii Merr1 )群落的凋落物归还量为
6158 t·hm - 2 ·a - 1 [ 9 ] ,鼎湖山南亚热带 20年生常绿
阔叶林年平均凋落物归还量为 8. 45 t·hm - 2 ·
a
- 1 [ 10 ] ;针阔混交林为 8. 50 t·hm - 2 ·a - 1 ,其中乔木
层主要树种有马尾松 ( P inus m asson iana Lamb1)、荷
木 (S ch im a superba Gardn1et Champ1)、锥栗 (Castan2
opsis ch inensis Hance ) 和 黧 蒴 ( Castanopsis f issa
(Champ1ex Benth1) Rehd. et W ils1)等 ;针叶林 ———
马尾松林的凋落物归还量为 3. 31 t · hm - 2 ·
a
- 1 [ 11 ] ;与中亚热带森林群落相比 ,高于福建中部 33
年生福建柏 ( Fokien ia hodg insii ( Dunn ) Henry et
Thomas)林 ( 7. 32 t·hm - 2 ·a - 1 )和 33 年生杉木
(Cunningham ia lanceola ta (Lamb1 ) Hook1 )人工林
(5. 47 t·hm - 2 ·a - 1 )及 33年生格氏栲 (Castanopsis
kaw akam ii Hayata. ) 天然林 ( 11. 01 t · hm - 2 ·
a
- 1 ) [ 12 ]。由上可知 ,滨海沙地木麻黄人工林与季雨
林、南亚热带森林及中亚热带森林生态系统相比 ,具
有较高的凋落物归还量 ;而从树种或气候类型上比
较 ,木麻黄林的凋落物归还量较高。高的凋落物归
还量为木麻黄在贫瘠沙地上的快速生长、养分的良
性循环、改良土壤方面起着重要作用。
木麻黄在福建沿海生长规律为 : 3—4月为生长
初期 , 5—9 月为生长旺季 , 10—12 月为生长后
期 [ 13 ]。由表 1看出 :滨海沙地木麻黄人工林凋落物
归还量的高峰在 4—9月 ,这期间归还的凋落物占总
量的 68. 48% ,与 Srivastava A K[ 14 ]的研究结果相近 ,
与南亚热带鼎湖山黄果厚壳桂群落凋落物归还高峰
期出现的时间 ( 3—7月 )相似 (归还量 1990年占总
量的 66. 9% , 1991年占总量的 55. 6% [ 9 ] ) ;但比西
双版纳季雨林高峰期 ( 3—4月 )出现的迟 [ 12 ] ,这主
要是两地气候差异所致。4—9月是台风多发的季
节 ,雨量较大 ,木麻黄生长旺盛 ,代谢强 ,同时台风造
成了大量的凋落物 ,降雨的冲击力和雨水加重了小
枝的受力 ,加速老小枝脱落 ,下雨时风力的作用进一
步加速了小枝脱落 [ 15 ]。木麻黄凋落物归还量年初
最小 ,因年初福建省沿海地区气温低 ,又是旱季 ,木
麻黄生长缓慢 ,代谢作用少 ; 7月份最大 ,占总量的
13176% , 2月份最小 ,占总量的 1. 83%。木麻黄凋
落物各月归还量由大到小为 : 7月 ( 13. 76% ) > 5月
(13. 34% ) > 9月 ( 11. 29% ) > 6月 ( 10. 37% ) > 8
月 ( 9195% ) > 4月 ( 9. 81% ) > 11月 ( 8112% ) > 10
月 ( 8105% ) > 3月 ( 6142% ) > 12月 ( 3181% ) > 1
月 (3125% ) > 2月 (1183% )。
木麻黄凋落物的主要成分是小枝 (木麻黄小枝
和叶是一个整体 ) ,归还量为 10. 24 t·hm - 2 ·a - 1 ,
占总归还量的 72. 21% ,较 Srivastava A K[ 14 ]的研究
结果 87% ～95%低 ,小枝归还峰期出现在其生长旺
盛期的 5—9月 ,其中 7月最大 (1. 58 t·hm - 2 ) ;其
206
第 5期 张清海等 :海岸沙地木麻黄人工林凋落物归还量及其热值动态研究
次是枝条 ,归还量为 3. 32 t·hm - 2 ·a - 1 ,占总归还
量的 23. 41% ;次之果 0. 38 t·hm - 2 ·a - 1 ,占总归还
量的 2. 68% ;其余部分 0. 24 t·hm - 2 ·a - 1 ,占总归
还量的 1. 69%。根据 1周年内各月凋落物数据建立
各月凋落物归还量的回归方程 (表 2) ,从表 2可知 :
所建立的回归预测模型达到极显著相关和显著相
关 ,相关系数分别为 0. 93和 0. 87。
表 2 木麻黄人工林凋落物归还量 ( Y)
与时间 ( x)的回归方程
项目 回归方程 相关系数 F检验值
小枝 Y = - 01037x2 + 01537x - 01623 01933 3 01000 1
总量 Y = - 01348x2 + 01518x - 01233 01873 01000 4
注 : 3 3 极显著相关 ; 3 显著相关 ;时间指月份 ,下同。
3. 2 木麻黄凋落物各组分灰分含量
植物体灰分含量是植物体元素聚集度的度
量 [ 15 ] ,反映植物体生长生理变化情况。测定凋落物
各组分灰分含量则可以知道林分在不同月份元素的
归还和代谢规律。
通过对各组分灰分含量间差异性 t检验 ,结果表
明 :小枝与球果间存在显著差异 ( t = 10. 97, f = 11, p
= 0. 001) ,与其它组分不存在显著差异 ;枝与球果间
存在显著差异 ( t = 7. 67, f = 11, p = 0. 002) ,与其它组
分不存在显著差异 ;其它组分间差异不显著。
各组分灰分含量各月变化情况 :
(1)小枝灰分含量为 4. 39% ～5. 65% , 10月最
大 5. 65% , 12月最小 4. 39% ,平均为 4. 90%。各月
大小顺序为 : 10月 (5. 65% ) > 7月 (5. 53% ) > 8月
(5. 45% ) > 11月 ( 5. 13% ) > 9月 ( 5. 07% ) > 6月
(4. 99% ) > 5月 ( 4. 98% ) > 4月 ( 4. 89% ) > 3月
(4. 72% ) > 2月 ( 4. 51% ) > 1月 ( 4. 47% ) > 12月
( 4. 39% )。由此可见 , 7—11 月是木麻黄凋落
物 ———小枝灰分含量的高期 ,即元素归还的高峰期。
这时在福建东南沿海 ,气温高 ,降雨量大 ,是木麻黄
生长、代谢旺季 ,大量凋落物为养分归还提供了物质
基础 ,同时也为木麻黄下一年的生长提供了养分
保障。
(2)枝条灰分含量为 3. 52% ～5. 65% , 10月最
小 3. 52% , 5月最大 5. 65% ,平均为 4. 69%。各月
大小顺序为 : 5月 ( 5. 65% ) > 8月 ( 5. 26% ) > 7月
(5. 02% ) > 4月 ( 4. 93% ) > 2月 ( 4. 84% ) > 1月
(4. 83% ) > 11月 (4. 72% ) > 12月 ( 4. 64% ) > 9月
(4. 58% ) > 3月 ( 4. 28% ) > 6月 ( 4. 19% ) > 10月
(3. 52% )。枝条灰分含量各月差异不大 ,主要变化
在 4. 60% ～5. 00%间 ,差异不明显。枝条主要由木
质素组成 ,无机元素含量低 ,所以其灰分含量不高。
(3)球果灰分含量为 2. 27% ～4. 23% , 2月最小
2. 27% , 9月最大 4. 23% ,平均为 3. 20% ,各月大小
顺序为 : 9 月 ( 4. 23% ) > 8 月 ( 3. 70% ) > 11 月
(3149% ) > 1月 ( 3140% ) > 4月 ( 3135% ) > 6 月
(3. 28% ) > 8月 ( 3. 27% ) > 3月 ( 3. 04% ) > 5月
(3. 00% ) > 12月 (2. 79% ) > 10月 ( 2. 63% ) > 2月
(2. 27% )。
(4)花灰分含量 : 5月为 5. 19% , 7月为 5. 45% ,
平均为 5. 32%。花是植物体进行物种繁衍的重要
器官 ,各种元素含量较大 ,所以比其它组分有更高的
平均灰分含量。
3. 3 木麻黄凋落物各组分干物质热值
植物体组分热值能够反映植物体对太阳能量的
利用情况 ,王良睦等 [ 15 ]研究表明 ,热值能够反映植
物组织的各种生理变化和生长情况及各种环境因子
对植物体生长的影响。木麻黄凋落物各组分的干物
质热值见表 3。
表 3 木麻黄人工林凋落物各组分干物质热值和去灰分热值 kJ·g- 1
时间
(年 -月 )
各组分干物质热值
小枝 枝 果 花
各组分去灰分热值
小枝 枝 果 花
2002211 20. 85 ±0. 06 20. 14 ±0. 07 19. 55 ±0. 05 21. 98 ±0. 07 21. 14 ±0. 06 20. 26 ±0. 06
2002212 20. 96 ±0. 01 20. 19 ±0. 01 20. 63 ±0. 13 21. 92 ±0. 13 21. 17 ±0. 08 21. 22 ±0. 08
2003201 21. 68 ±0. 05 19. 63 ±0. 12 18. 27 ±0. 02 22. 69 ±0. 09 20. 63 ±0. 02 18. 91 ±0. 06
2003202 20. 51 ±0. 05 19. 64 ±0. 03 19. 06 ±0. 07 21. 48 ±0. 07 20. 64 ±0. 04 19. 50 ±0. 08
2003203 21. 38 ±0. 03 19. 65 ±0. 04 19. 95 ±0. 14 22. 44 ±0. 06 20. 52 ±0. 06 20. 58 ±0. 07
2003204 21. 40 ±0. 15 20. 08 ±0. 16 19. 98 ±0. 06 22. 50 ±0. 04 21. 12 ±0. 08 20. 67 ±0. 05
2003205 21. 52 ±0. 10 19. 79 ±0. 04 20. 56 ±0. 01 20. 89 ±0. 04 22. 65 ±0. 12 20. 98 ±0. 09 21. 20 ±0. 12 22. 01 ±0. 08
2003206 21. 48 ±0. 14 19. 86 ±0. 07 20. 40 ±0. 03 22. 61 ±0. 02 20. 73 ±0. 05 21. 09 ±0. 06
2003207 20. 89 ±0. 06 20. 21 ±0. 16 20. 19 ±0. 11 21. 13 ±0. 05 22. 11 ±0. 08 21. 28 ±0. 13 20. 97 ±0. 05 22. 35 ±0. 09
2003208 20. 77 ±0. 07 19. 91 ±0. 10 20. 56 ±0. 12 21. 97 ±0. 07 21. 02 ±0. 05 21. 26 ±0. 07
2003209 20. 72 ±0. 07 19. 75 ±0. 09 20. 28 ±0. 05 21. 83 ±0. 05 20. 70 ±0. 06 21. 49 ±0. 06
2003210 20. 87 ±0. 13 19. 77 ±0. 07 19. 53 ±0. 04 22. 12 ±0. 09 20. 49 ±0. 08 20. 45 ±0. 08
平均 21. 11 ±0. 42 19. 89 ±0. 22 19. 91 ±0. 70 20. 96 ±0. 14 22. 19 ±0. 38 20. 87 ±0. 28 20. 63 ±0. 77 22. 18 ±0. 24
306
林 业 科 学 研 究 第 19卷
由表 3 可知 : 小枝的干物质热值为 21. 68 ～
20151 kJ·g- 1 ,平均为 21. 11 kJ·g- 1 ;枝条干物质
热值为 19. 63～20. 21 kJ·g- 1 ,平均为 19. 89 kJ·
g- 1 ,其中 , 1月最小 , 7月最大 ,其余各月干物质热值
变化不大。枝条生理周期 5年 , 1年内测定值变化
小 ,所以枝条干物质热值年变化不大 ;球果干物质热
值为 18. 27～20. 63 kJ·g- 1 ,平均为 19. 91 kJ·g- 1 ,
其中 , 1月最小 (18. 27 kJ·g- 1 ) , 12月最大 ( 20. 63
kJ·g- 1 ) ;花的干物质热值 , 5月为 20. 89 kJ·g- 1 , 7
月为 21. 13 kJ·g- 1 ,平均为 20. 96 kJ·g- 1 ,花有较
高平均干物质热值。
通过对各组分热值间差异性 t检验 ,结果表明 :
小枝与枝 ( t = 8. 80, f = 11, p = 0. 000 5)、小枝与球果
( t = 4. 85, f = 11, p = 0. 001)存在显著差异 ,而其它组
分间差异不显著。凋落物各组分平均热值大小顺序
为 :小枝 (21. 11 kJ·g- 1 ) >花 (20. 96 kJ·g- 1 ) >球
果 (19. 91 kJ·g- 1 ) >枝条 (19. 89 kJ·g- 1 )。由此可
知 ,小枝和花的热值较高 ,因为小枝是木麻黄进行光
合作用的重要器官 ,其内含物中有较高的蛋白质 ;花
序是木麻黄进行物种延续的重要器官 ,其内含物中也
有较高的蛋白质和脂肪 ,而蛋白质和脂肪是高热量的
物质 ,故小枝和花是热值较高的组分。球果则是失去
了种子的果壳 ,蛋白质和脂肪没有花序和小枝高 ,热
值也不如花序和小枝的高 ;枝条主要由木质纤维组
成 ,蛋白质和脂肪含量少 ,故热值较低。
3. 4 木麻黄凋落物各组分去灰分热值
去灰分热值是去除金属元素含量不同而形成的
热值。从表 3可知 :小枝各月的去灰分热值为 21. 48
～22. 69 kJ·g- 1 ,平均为 22. 19 kJ·g- 1 , 1月最大
22169 kJ·g- 1 , 2月最小 21. 48 kJ·g- 1 ;枝条各月的
去灰分热值为 20. 49～21. 28 kJ·g- 1 ,平均为 20187
kJ·g- 1 , 7月最大 21. 28 kJ·g- 1 , 10月最小 20. 49
kJ·g- 1 ;球果各月的去灰分热值为 18. 91～21149 kJ
·g- 1 ,平均为 20163 kJ·g- 1 , 9月最大 21149 kJ·
g- 1 , 1月最小 18. 91 kJ·g- 1 ;花的平均去灰分热值
为 22. 18 kJ·g- 1。
对各组分去灰分热值进行了差异性检验 ,结果
表明 :小枝与枝 ( t = 9. 28, f = 10, p = 0. 000 3)、小枝
与球果 ( t = 5. 70, f = 10, p = 0. 000 5)间存在显著差
异 ,而其它组分间差异不显著。各组分去灰分热值
平均大小顺序为 :小枝 >花 >枝 >球果 ,变化趋势与
干物质热值基本相似。
3. 5 木麻黄凋落物各组分能量归还量的月变化
能流是生态系统实现生态功能的动力 ,平衡的
高能流可以加速森林生态系统的可持续快速发展 ,
滨海沙地恶劣的生境 ,需要有合理的高速能流来维
持木麻黄防护林的可持续发展。木麻黄凋落物各组
分的能量归还量见表 4。
表 4 木麻黄凋落物各组分的能量归还量
GJ·hm - 2
时间 小枝 枝 球果 花 合计
各月占总量
的比例 /%
2002211 15. 01 8. 06 0. 59 23. 66 8. 03
2002212 9. 64 0. 81 0. 83 11. 27 3. 83
2003201 3. 47 5. 89 0. 18 9. 54 3. 24
2003202 3. 08 1. 96 0. 19 5. 23 1. 78
2003203 8. 55 9. 83 0. 20 18. 58 6. 31
2003204 14. 55 14. 06 0. 20 28. 81 9. 78
2003205 29. 05 5. 94 0. 41 4. 60 40. 00 13. 58
2003206 28. 35 2. 78 0. 20 31. 34 10. 64
2003207 33. 01 6. 06 1. 00 0. 42 40. 49 13. 75
2003208 25. 13 2. 19 1. 85 29. 17 9. 90
2003209 23. 41 7. 70 1. 62 32. 74 11. 11
2003210 22. 54 0. 79 0. 39 23. 72 8. 05
平均 17. 98 5. 51 0. 64 2. 51 24. 55 8. 33
总量 215. 79 66. 07 7. 66 5. 02 294. 55 100. 00
从表 4可知 :整个林分的能量归还量为 294. 55
GJ·hm - 2 ·a - 1 ,能量归还量较高。各组分的能量
归还分布为 :小枝占主体 ,归还量为 215. 78 GJ ·
hm - 2 ·a - 1 ,其次是枝条 66. 07 GJ·hm - 2 ·a - 1 ,再
次是果 7. 66 GJ ·hm - 2 ·a - 1 ,花最小 5. 02 GJ ·
hm - 2 ·a - 1。木麻黄凋落物各月能量归还的大小顺
序为 : 7 月 ( 13. 75% ) > 5 月 ( 13. 58% ) > 9 月
(11111% ) > 6月 (10164% ) > 8月 ( 9190% ) > 4月
(9178% ) > 10月 (8105% ) > 11月 ( 8103% ) > 3月
(6. 31% ) > 12月 ( 3. 83% ) > 1月 ( 3. 24% ) > 2月
(1. 78% )。整个林分的能量归还量高峰期在 5—9
月 ,与前人研究结果一致 ,表明木麻黄的生长旺盛期
也是代谢旺盛期 ,能量归还量大。
4 小结
(1)木麻黄的凋落物归还量为 14. 18 t·hm - 2 ·
a
- 1
,其中小枝为 10. 24 t·hm - 2 ·a - 1 ,枝条为 3. 32 t
·hm - 2 ·a - 1 ,果为 0. 38 t·hm - 2 ·a - 1 ,其它部分为
0. 24 t·hm - 2 ·a - 1。小枝的归还量最大 ,占总量的
72. 21% ,其它组分占 27. 79% ,可见小枝是凋落物的
主体 ,具有决定性作用。1年中凋落物归还的高峰
期在 4—9 月 , 这期间归还的凋落物占总量的
406
第 5期 张清海等 :海岸沙地木麻黄人工林凋落物归还量及其热值动态研究
68148% ,表明木麻黄生长旺盛的同时代谢也旺盛 ,
产生高的凋落物归还量
(2 ) 木麻黄凋落物中 , 小枝的灰分含量为
4139% ～5. 65% ,平均为 4. 90% , 7—11月为小枝灰
分含量的高峰期 ,即元素归还的高峰期 ;枝条的灰分
含量为 3. 52% ～5. 65% ,平均为 4. 69% ;果的灰分
含量为 2. 27% ～4. 23% ,平均 3. 20% ;花的灰分平
均含量为 5. 32%。木麻黄凋落物各组分的灰分含
量变化规律与木麻黄的生长规律一致 ,特别是元素
归还的峰期与木麻黄的生长旺期一致 ,体现了木麻
黄的生理代谢规律 ,反映了 1年中木麻黄的生长
规律。
(3)凋落物小枝的干物质热值为 20151～21168
kJ·g- 1 ,平均为 21. 11 kJ·g- 1 ,表现出较高的热值 ,
3—7月干物质热值较高 ,其余各月的变化不大 ,高
热值期表明植物体内含能物质多 ,代谢物也具有较
高的热值 ,这说明木麻黄的太阳能利用率高。去灰
分热值与干物质热值相似 ,小枝的去灰分热值为
21. 48～22. 69 kJ ·g- 1 ,枝条 20. 49～21. 28 kJ ·
g- 1 ,球果 18. 91～21. 49 kJ·g- 1 ,花平均去灰分热值
22. 18 kJ·g- 1。
(4)整个林分的能量归还量为 294. 55 GJ ·
hm - 2 · a - 1 ,小枝占主体 ,归还量为 215. 79 GJ ·
hm - 2 ·a - 1 ,其次是枝条 66. 07 GJ·hm - 2 ·a - 1 ,再
次是果 7. 66 GJ ·hm - 2 · a - 1 ,花最小 5. 02 GJ ·
hm - 2 ·a - 1。能量归还量的高峰期为 5—9月 ,与木
麻黄生长旺盛期一致 ,体现了木麻黄生长规律。
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