全 文 ：第 1 卷 第 2 期
1 9 8 8 年 4 月
林业 科
FOR E S T
V o l
.
1
,
N o
.
2
AP
r
. , 1 9 8 8
降雨在杉木和马尾松
人工林养分循环中的作用 ’
马 雪 华
(中国林业科学研究院林业研究所 )
摘 要
本文甘衫木和马尾松林 内、 外雨树干茎流及逗流所含各种养分物质量进行 了浏
定 , 其结 果表 明 : 林内雨 的各种养分物质浓度显著地高于林外雨 。 林外 雨 的 各 养
分物质含量是 N > Ca > K > M g > P , 杉木林内雨 的各种养分物质 量 是 K > N > Ca
> M g > P
。 昔伐迹地逗流中养分流 夫量显著地 高于林地的流 失量 。 雨水养 分 含 量
与降雨量存在着半对数 函数关 系。 由降雨偷入的养分量显著地大于逗流偷 出的养分
量 。 林内雨和树干茎流琳溶的养分量占还原养分总量的48 一53 % 。 林内雨和 树干淋
溶的K 、 M g 、 N 的养分量超过凋 落物归还的养分量 。
关健词 养分浓度; 养分量 ; 逗流 ; 树干茎流 ; 养分循环
杉木 (C u n n in g ha 二ia la o ee o lata )和马尾松(p in u s m a : so n‘a n a )不但是我国亚热带分布面积
广 、 栽培历史悠久的重要用材林种 , 也是我国特有的优良速生针叶树种 。 至今 , 在杉木造林
技术等方面作了不少研究 , 并积累了丰富的生产经验 。 然而 , 对于杉木和马尾松人工林的生
态功能尚待进一步研究 。 本项研究试图通过对各种雨水及其养分含量的测定 , 探讨雨水在杉
木和马尾松人工林养分循环中的作用 。
一 、 自然概况及研究方法
(一 ) 自然概况
试验区位于江西省分宜县大冈山林业实验局山下林 场。 地处 北 纬 27 “3少一5 0’ , 东 经
n 4
0
30
‘ , 丘陵山地 , 海拔 85 一 10 Om 。 属中亚热带湿润气候 , 年平均气温 17 . 9℃ , 气温变化
剧烈 , l 月 平均气温 5 ℃ , 7 月为29 ℃ 。 降雨集中在 4 一 6 月 , 9 月至次年 1 月雨量最少 ,
年平均降雨量 为 1 10 0一1 7 0 0 m m 。 上半年各月的雨量均大于蒸发量 , 下半年各月的雨量均小
于同月的蒸发量 。
本文于1 9 8 7年 10 月收 到。 「
· 江西省大冈山林业实验局胡星弼 、
室承担水质的化学 分析工作。
邱新华同志曾参加此项试验的林木和植被调查及水样提取工作。 中甫林学院 生态
1 2 4 林 业 科 学 研 究 1 卷
由于入为活动频繁 , 一该区的原生植被大部分遭到破坏 。 目前 , 主要是人工栽植的杉木 、
马尾松和毛竹 (尸人刀llo sta eh, : p 。吞e s c e n s) 林 。土壤属于长江中下游低山丘陵黄壤类型 , 成 土母
质主要有砂岩 、 砂质页岩 、 紫色岩 、 砂砾岩。
(二 ) 研究方法
选择设置了两个杉木林试验小集水区和两个坡面通流场 。 在林外裸地装有一个自记雨量
计 , 测定林外雨量 。 在集水区内设有 V 形溢流堰 , 测定逗流量 。 划定 IO x 10 m Z林冠截留场 ,
用 网格法布设雨量筒10 一 15 个 , 测定林内雨量 。 选择标准树 5 一 6 株 , 将剖开的聚乙稀管围
绕在树干四周 , 收集树干茎流量。 同时 , 每月取水样一次 , 对雨水和通流水所含 养 分 物质
K
、
N a
、
C a
、
M g
、
P
、
N 及 p H 值进行了测定 。 此外 , 在杉木和马尾松林的标地 上 , 设 有
1 x lm
2 的凋落物收集箱各 5 一 6 个 , 每隔 1 一 2 月收集一次 , 并进行养分含量测定 。
两个杉木林小集水区面积分另lJ为 l . 63 h a 、 o . 63 ha , 集水沟南北走向 , 平均坡度 为 15 一
2 。“ , 集水区内栽有 18 年生人工杉木林 , 郁闭度 0 . 7 , 平均树高 1 0 . 6 0一13 . 45 m , 平 均 胸 径
1 1
.
4一 1 4 · sc m , 每公顷达 2 1。。一 2 3 0 0株左右 。 林下植被 搜 盖度 为 45 % , 主 要 有 乌 毛 蔽
(B I。。入。u m o r ie n ta le )、 芒其 (D ic ; a n o p te ; 15 dfeho to 二a )、 桂 木 (L o r o p e ra lo n o e几in e : s。)、 红
淡 (Ad in a n d ; a 二ille rtii)等 。
皆伐迹地通流场面积为 10 x 2 0 m 2 , 坡向西北 , 坡度为 43 0 3 0 ’。 1 9 81 年 采伐 , 火烧 后 全
垦整地 。 植被盖度 10 0 % , 平均高度 1 . 5一2 . o m , 主要有大青(Cle ro d e , d r u , c 夕, r叩勺11: m )、
拎 木 (E 。: 习a t丙u动 )、 苦 储 (Ca s ta n o p sis sc l。: o p入夕lla )、 蔗 类 (P te r idfu m se o p ) 和 苦 竹
(P lefo b la st o s a 二a l u s )等。
马尾松林通流场面积为 2 0 m 2 , 坡向北偏东 17 。 , 坡度1 2 。 , 栽有18 年生马尾松人工纯林 ,
每公顷达 1 3 0 0株 , 平均树高12 . 5 m , 平均胸径 1 3 . 5c m , 株下植被盖度 30 % , 主要有芒 箕 、
木荷 (Sc him a s u p。, 乙a )和白茅 (I二p e , a ra c夕11, d ; fe a )等 。
二 、 研究结果及分析
大气降水含有各种化学成分 : N a 、 K 、 Ca 、 M g 、 P 、 N 等 。 这些矿质元素是植物所必
需的营养物质 , 它作为森林生 态系统的养分输入 , 参加该系统的养分循环 。
(一 ) 雨水所含养分的平均浓度及其变化
伴随着降雨在森林各层次所进行的淋溶冲洗 , 雨水中所挟带的各种养分量也产生了显著
的变化 。 由于森林表面积较大 , 比裸地能吸收较多浮游状态的养分物质 , 所以雨水能淋溶 、 溶
解附着于林冠及植物体表面的各种养分物质 , 使林内雨和树干茎流中各种养分物质浓度均有
所增加 , 这对于林地养分物质的补给起了积极作用 。 从坡面流出的通流水对枯枝〕落 叶和 土
壤表面所含养分物质进行了溶脱 , 被溶脱养分的一部分由植物根系吸收 , 其余随溪流流出界
外 。 据本项试验 1 9 8 5年 4 月至 1 98 7年 4 月测定 , 18 年生杉木和马尾松林内雨各种养分物质的
平均浓度 , 除 N 外均显著高于大气降雨中的平均浓度 (表 1 ) 。
雨水中 N 含量较高 , 平均浓度高达 5 . 9 64 p p m , 且变幅较大 。 由于 N是较难 溶 脱 的元
素 , 当雨水通过林冠时 , N 溶脱量较少 。 同时由于林冠叶面的直接吸收和吸附的结果 , 使林
内雨中N 的浓度有明显的降低 。
2 期 马雪华 : 降雨在杉木和马尾松人工林养分循环中的作用 1 2 5
表 1 林内外雨 、 树千茎流及逗流养分物质的月平均浓度
’
i’ ” .I ’ 二” ’扩 ’芬 e’L ’贰 ’ 汇引一 凿 ”品益 ’项 目 } p H ‘—一 - -一 - - 一 - - - -一一—一—一——一————一I K ’ C a 一 M g p N N O 3 一 N N H 4 一 N O r g 一N 1 N a { CO D林 外 雨林 内 雨树干茎 流
透 流
林 内 雨
树千茎流
地表逞 流
通 流
6
.
2 4 0 O
‘
6 8 3
4
。
2 10
9
.
5 9 8
1 3
.
3 50
1
.
45 9
4
.
7 4 9
3 6
.
9 85
7 2
.
2 6 8
0
.
5 35 }
1
.
62 0 一
2
.
9 82 1
2
.
45 9 一
1
.
12 6
1
.
0 99
’
2
. 。。。 4
3
.
2 65 }
0
.
1 4 1
0
.
84 5
2
.
2 0 4
0
.
6 4 2
0
.
2 4 7
1
.
1 5 6
0
.
5 94
2 0 82
0
。
0 2 3
0
.
0 3 7
0 3 4 4
0
.
0 4 0
0
.
0 2 2
0
.
0 4 4
0
.
4 6 4
0
.
3 2 4
5
。
9 6 4
3
.
3 5 5
8
.
3 5 1
4
‘
5 2 4
4
.
9 9 2
6
。
1 85
1 2
。
5 0 4
1 0
.
3 2 7
0
。
11 0 4
.
6 2 7 1 1
.
2 2 7 { 1 85 2 6
.
9 1 4
O
。
15 6 2 7 9 1 1
.
5 7 7 5
。
83 5 1 0
.
9 6 4
6
。
6 3 2
7
。
1 0 0
1
.
6 15
5
。
1 88
7 1 8 3
2
.
5 5 1
3
.
6 01
2
.
2 35
1 4
.
0 5 7
2 5
.
0 0 5
3 2
.
1 4 1
5 0
.
0 6 4
大气中K 的含量较低 , 降雨中K 的平均浓度也较低 , 只有 0 . 6 83 p p m 。 K 是最容易溶 脱
的元素 , 故经过杉木林冠淋溶作用 , 林内雨中K 的平均浓度迅速增加到 4 . 21 o p p m , 约 为林
外的 6 倍 。
C a
、
M g 较稳定 , 不易迅速溶脱 , 在雨水中的浓度也较低 , 林内、 外雨中的浓度差别不
大 , 且季节变化不明显 。
P 是最难溶脱 的元素 , 雨水中 P 的浓度很小 , 所以林内、 外雨中 P 的浓度差别不大 , 年
内变化很小 。
林内雨中各种养分物质的浓度除了与降雨量的多少有关外 , 还与林木地上部分营养器官
(叶 、 枝 、 千 、 皮 、 果等)所含各种养分物质量及其可溶脱程度 有关 。 杉木营养器官所含的养
分物质中 , 以 N 最多 , 其次是 K 和 C a 、 M g , P 最少 。 对各种营养物质的溶脱程度来说 , K
是最容易溶脱的元素 , 其次是 C a 、 硝态氮和按态氮 , 最难溶脱的是 M g 和 P 。降雨中各种养
分物质 按其平均浓度高低次序排列 : N > C a > K > M g > P。 杉木林内雨中各种养 分物质 的
平均浓度是 K > N > C a > M g > P 。 由于马尾松林的郁闭度低 , 其林冠淋溶 作用 较弱 , 所以
林内、外雨中各种养分物质的浓度差别不显著 , 林内雨中养分物质增加的趋势基本上与林外雨
相类似 。
降雨在经过森林流域时 , 可溶解土壤 、 岩石风化物 、 枯枝落 叶 层 的 有机质 , 从而增加
溪流水的各种化学物质成分 。 森林流域的通流水质随流域的地质、 土壤 、 林种以及造林 、 采
伐等营林措施的不同而有所不同 。 据本试验测定 , 杉木和马尾松林地逗流 中所 含 K 、 C a 、
M g
、
P
、
N
、
N a 的平均浓度均高于林外雨 。 林内雨水中的浓度 , 尤 以 K 的浓度增加得最多 。
通流中K 的平均浓度比雨中的平均浓度增加20 一53 倍 。
由于雨水的淋溶作用 , 雨水的各种养分物质的平均浓度 , 一般 自森林上层至下层作梯度
增加(表 1 ) 。 两个林分雨水的各种养分平均浓度和有机质残渣 (CO D ) 增加的顺序是 : 地 表
水> 林内雨加树干茎流 > 林外雨 。 其中尤 ’以茎流中养分浓度最高 , 这是由于它溶解了树冠 、
树皮表层的各种矿质养分所致 。 雨水中各种养分物质的平均浓度还与雨量大小和季节有关 。
一般雨量少的旱季 ( 8 月至次年 2 月 )雨水养分浓度较高 , 雨量多的月份 , 养分浓度较低 。
大气降雨 的平均 pH 值为6 . 24 , 杉木和马尾松人工林地通流的平均 p H 值为7 . 0( 表 1 )。
地表通流的平均 p H 值 高于雨中的平均值 , 这是因为林地植被和土壤有机质与粘土平衡的结
果 , 使地表水具有较强的阳离子交换能力 , 因而 , 增加了 p H 值 , 改善了水质 。
林 业 科 学 研 究 1 卷
(二 ) 采伐引起通流养分浓度的变化
随着森林的生长发育 , 在地丧积累了大髦的有机质和矿物质 , 一经采伐就会促使有机质
分解 , 从而引起无机物和有机养分 的大量流失 。 杉木林经采伐和火烧残余物后 , 由于林木的
叶 、 枝干 、 根 、 花 、 果都烧成灰烬 , 使各种矿质养分大量释放 , 容易被雨水 稀 释 冲 洗 , 因
而 , 造成采 伐迹地地表通流中各种养分物质浓度大幅度提高 , 增加了养分 物 质 的流失量 。
例如在 1 9 8 5年 4 一 7 月 , 皆伐迹地通流中各养分物质 的平均浓度均显著高于杉木林地 , 其中
尤 以硝态氮的浓度增加最多 , 皆伐迹地通 流 水 中 硝态氮的月平均浓度高达 8 . 1 48 p p m , 杉木
林地为 o . 08 1 p p m , 高出 1。。倍左右 。皆伐迹地通流水中 K 、 N a 的平均浓度较杉木林高 10 一12
倍 , 其他养分元素 (C a 、M g 、P )的平均浓度没有显著差别 。
随着采伐迹地上植被 的逐步恢复 , 迹地逗流中各养分物质浓度逐年降低 , 养分流失量也
随之减少 。 以 1 9 8 6年 4 一 7 月 一与1 9 8 5年同期测定结果相比较 , 除 C a 、 M g 没有显著 的 变 化
外 , 通 流养分平均浓度降低 1 一 4 倍 。
杉木林地表通流的 p H 值 (6 . 8) 较 采伐迹地低 , 呈微酸性 , 而采伐迹地逗流的值随 采伐
年代的增加而有所提高 , 接近中性。
(三 ) 雨水对林冠养分的淋落 t
降雨的养分含量是由雨量及其养分浓度决定的 。 而年降雨量及其养分浓度由于受到一系
列天然和人 为因素的影响 , 在不同地区 , 每年通过降雨提供的养分量有很大差异 。 降雨可以
淋溶叶面 _ _卜的尘埃、 盐分 、 有机物 , 同时可以溶解叶细胞的浸出物 , 故一般林内雨的养分量
较大气降雨中的养分量高 。 雨水对林冠的淋溶加速了养分循环 , 保障了植物对养分量的需求 。
由于淋溶出来的养分都是水溶性的 , 无需经过复杂的分解过程便可被植物直接吸收 , 因此 ,
雨水对树冠的淋溶具有加速植物生长的重要意义 。 本 试验对林内外雨的养分含量 测 定结 果
(表 2 )比较如下 。
衰 2 降 雨 养 分 含 t 的 比 较
林 分 , 倪 侧 项 n
含 皿
M g
(k g / h a
·
a )
P
杉 木 林
林 外 甫
林 内 雨
树 干 茎 流
淋 溶 养 分 辰
1 0
.
6 了1
4弓. 5 10
1
.
5 85
3 7
.
4 2 4
养 分
C a
1 1
.
7 2 4
1 3
.
9 7魂
0
。
4 9 2
2
.
7 4 2
2
.
85
9
.
9 屯2
0
.
3 6 4
7
.
45 6
0
。
2 3 6
0
.
4 1 3
0
。
0 5 7
0
。
2 3 4
6 0
.
65 0
3 6
.
9 4 5
1
.
3 7 9
马尾松林
林 外 雨
林 内 雨
树 千 茎 流
淋 溶 养 分 皿
1 0
.
0 3 7
1 9
.
5 5 7
0
.
8 6 3
1 0
.
3 8 3
1 1
.
0 2 1
1 2
.
4 4 6
0
。
1 9 9
1
。
5 4 4
2
.
6 70
3
.
2 15
0
.
0 2 1
0
。
5 6 6
0
。
2 2 2
O
。
2 2 7
0
,
1 1 2
0
.
1 1 7
5 7
.
0 1 1
4 2
.
84 7
0
.
0 0 8
N
: 世界各地降雨中 N 含量变幅很大 , 多数地区每年约为 2 . 2 5 0 0一 1 1 . 2 0 o k g / ha 。 苏门
答腊最高可达 4 5 k g / ha. a 以上 , 而挪威只有 o . 75 k g / ha. a 。 我 国金华 地 区 平均为 1 9 . g k g /
ha
·
a 。 fl寸南 岛的尖峰岭为 s . 6 9 Ok g / h a ·a [‘〕。 本试验区高达 3 6 . 9 4 5一6 0 . 6 5 0 k g / h a · a 。 大气
降雨中含N 量很高 , 可能与本试验区位于发 电站附近 , 大气中有工业污染物有关 , 也 与本地
夏季多雷电 (放 电)以及当地居民烧木柴使大量N 进入大气中有关 , 因而增加了降雨中 N 的合
2 期 马雪华: 降雨在杉木和马尾松人工林养分循环中的作用 1 2 7
量 。 由于林冠 的吸收和吸附 , 使林内雨中N 含量均有相应减少 。
K
: 是林木生长所需的重要元素 , 虽然降雨中K 的含量不多 , 但是 , 降水对补充土壤K 含
量具有重要作用 。 据国外资料表明 : 降雨中K 含量约是 0 . 9 0 一 8 . 47 0 k g / ha · a 。 我国浙江金
华地区为 7 . 20 一8 . 47 k g / ha. a 阁 , 香港为 9 . s k g /五a. aI 3 ] , 本区居于一般水平 。 由于 K 的 溶
解度高 , 通过雨水对林冠的淋溶作用 , 使林内雨中K 含量比大气降雨中K 含量明显增多 。 每
年通过林冠的淋溶作用 , 杉木林可以获得K 的淋溶量 37 . 4 24 k g / ba. a , 马尾松林为 1 0 . 3 8 3 k g /
ha. a
。 杉木林 K 的淋溶量仅次于马来西亚热带林 (4 ok g / ha ·a) , 稍高于海南岛尖峰岭的热带
季雨林 (27 . 4 80 k g / ha. a) 。 由于 马尾松林的郁闭度较低 (0 . 4 ) , 因此 , K 的淋溶量相 应也较
低 。 据试验区土壤分析资料表明 : 杉木林地上土壤速效K 量为 2 . 8 一 6 . 75 m g / 1 009 土 , 说明
土壤中K 的含量较低 。 由于雨水对林冠的淋溶作用有利于加速K 的生物循环 , 补充了土壤中
可溶性K 的含量 。
Ca : 主要来源于大气中的尘埃及有机物 , 其供应量有限 , 释放速度较缓慢 , 溶脱程度不
如 K 。 降雨中 C a 的含量较低 , 且较稳定 。 本 区降雨中 Ca 的含 量 为 1 1 . 7 24 k g/ ha. a , 与马
来西亚 (1 1 . 58 ok g / ha. a) 及英国 (1 1 . 0 0k g / ha. a) 的资料相接近 。 杉木林 C a 的淋 溶 量 为
2
.
74 2k g / ha
·
a , 两个林分 Ca 的淋溶量显著地低于马来西亚热带雨林 (1 4 . 90 ok g / ha. a) 和海
南岛热带季雨林 (13 . 07 0k g /h a. a) 。 C a 多积累在树干里 , 其生物循环不如 K 、 N a 剧烈 。
M g
: 本区降雨中 M g 的含量 为 2 . 8 50 k g /五a. a , 与 香 港 (3 . ok g / ha. a) 和 马 来 西 亚
(2
.
o 0 k g /h a. a) 相接近 。 M g 是较难淋溶的一种化学元素 , 杉木林 M g 的淋溶量为 7 . 4 56 k岁
h a
·
a , 马尾松林为 0 。 3 8 6 k g / ha. a , 低于海南岛热带季雨林的淋溶量 (9 . 54 k g /五a. a) 。
P
: 通常降雨中 P的含量很低 , 国外资料大约为 。. 0 70 一。. 2 2 o k g / ha · a 。 我国浙江省金
华地区为 o . 1 80 k g / ha. a 。 本试验区降雨中P 的含量为 o . 2 36 k g / ha. a , 与世界上 资料 相 类
似。 P 在雨水中很难溶解 , 其琳溶量在所有元素中是最低的。杉木林 P的淋溶量 为 o . 2 34 k g /
ha. a
, 马尾松林为 。. 1 7 k g / ha. a 。 两个林分中P 的淋溶量低于海南岛尖峰岭 热 带 季 雨 林
(2
.
sook g / ha. a)
。 另据本区黄壤的速效 P的测定 , P的平均含量为 0 . 1 85 一。. 3 m 岁1 0 9 土 ,
土壤普遍缺 P , 而林冠 P 的淋溶作用 , 对补充土壤中P的含量有一定意义 。
(四 ) 雨水养分含量的季节变化
大气降雨的养分含量主要来自大气间 , 由于没有叶面的淋溶养分的补充 , 其养分含量一
般均比林内雨含量低 , 且年内变化较稳定。
由于试验区位于中亚热带 , 雨量较丰富 , 雨季正值林木生长季节 , 林 内雨养分含量主要
随降雨量的增加而增加 。 一年内养分量 的增减趋势与降雨的季节变化基本相类似 。 同时 , 养
分量还与养分元素本身的溶解度 , 林冠的淋溶作用强弱有关。 据回归分析表明 , 养分量与雨
量存在着半对数函数关系 (表 3 ), 说明从大气间、 林木叶面上和叶细胞淋溶出来的养分供应
量是有限的而且是较缓慢的 。 林内、 外雨中养分含量 (K 、 C a 、 M g 、 N ) 与降雨量都存在着
显著相关性 。 由于 P 在所有养分元素中是最难溶解的 , 且含量很少 , 所以 , 杉木林内雨水的
P含量与降雨量两者出现不显著相关的现象(r = 0 . 2 ) 。
养分量的季节变化与养分浓度的变化正相反 , 一般说 , 雨量多的月份 , 雨水的养分浓度
低 , 而养分量较高 ; 雨水少的月份 , 养分浓度高 , 养分量却较低 。 雨水中养分含量的变化与
雨量的季节变化相类似 (见附图)。 除 N 含量外 , 林内雨中的养分量显著高于林外雨。 林外雨
12 8
表 3
林 业 科 学 研 究 1 卷
养分含量 y (k g / h a )和雨且 x (m m )的比较
(1 9 85
.
4 一 1 98 7 。 4 )
养 分 7乙 素 雨 水 回 归 方 程 式 相关系 数( r ) {显著性枪验( P 沁 )
X9日J
r且.l甘且已
K
乍卜 外 一刁J
杉木林内雨
马尾松林内 ilj
XX-9一9ŽL一
.
C a
林 外 雨
杉 木 林 内 雨
马尾松林 内雨
y = 一 2 . 1 7 9 3 + 1 . 5 3 6 5
y = 一 5
.
3 4 0 5 + 4
.
6 4 9 5
y = 一 4 . 4 3 48 + 3
.
0 2 4 3
y = 一 2 . 87 4 4 + 2
.
2 7 2 0
y = 一 5
.
3 6 38 + 3
.
7 0 7 9
y = 一 4 . 86 了7 + 2 . 9 8 3 9
0
.
4 8 0
0
.
5 1 2
0
.
6 4 7
0
.
46 2
0
.
6 74
0
. 心73
10
1
5
Nlg
林 外 雨
杉 木 林 内 雨
马尾松林 内雨
y = 一 0
.
2 3 5 0 + 0
.
1 9 6 4
y = 一 0
.
94 90 + 0
.
7 8 8 7
y 二 一 0 . 9 85 0 + 0
.
6 4 3 7
D
.
4 6 0
0
.
5 4 0
0
.
62 7
本卜 外 雨
杉 木 休 内 雨
马尾松 林内雨
y = 一 0 . 0 7 4 0 + 0
.
0 5 2 6
y = 一 2 . 5 8 3 0 + 0 . 1 86 .1
y = 一 0 . 0 4 9 2 + 0 . 0 35 1
0
.
1
口.二,玉林 外 雨
杉 卜林 内 雨
马尾松林内雨
y = 一 3 7
.
0 2 7 + 2 2
.
8 8 9 4
y 二 一 I Q . 42 5 + 7 . 0 6 3 5
y 二 一 2 1 . 7 3 9 + 1 3 . 8 7 8 7
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L g x
0
.
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.
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.
6 4 3
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0
。
6
.
11
0
。
6 6 0
0
。
5 3 7
中 N 含量高的原因 , 可能与工业污染有关 。 另外 , 在所有养分元素中 , 雨水中 P 含量的季节
变化不明显 , 同时 , 林内、 外雨中 P 的含量也没有显著差别 。
之{劝l 决19
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J1 水 , 养分 含皿的季 声变化
—林 外雨 · 一林内雨
会期 马雪华: 降雨在杉木和马尾松人工林养分循环中的作用 1 2 9
(五 ) 降雨在森林生态系统养分循环中的作用
从森林生态系统来说 , 通过降雨由系统外向系统内输入一部分养分物质 , 同时又通过逞
流向系统外输出一部分养分物质 。 输入 的各种养分物质 , 一部分被森林植物吸收后 , 成为植
物的一部分 , 不久又转为凋落物或枯落枝叶 , 经过J分解后 , 又被吸收 , 另一部分则溶解于溪
水而流出系统外 。 在大气降雨中含有相当数量的植物养分物质 , 雨水中所含养分 量 就 是 生
态系统的养分收入 , 逞流流出界外的养分量则作为森林生态系统的养分支出 。 森林生态系统
养分的收入与支出 , 就是林外雨和逞流所含养分量的比较 。 1 9 8 5年 5 月至次年 4 月 , 在杉木
和马尾松林测得养分收支情况表明 , 尽管通流的养分浓度显著高于降雨中的养分浓度 , 但是 ,
由于年逞流量很小 , 因此 , 每年通过降雨输入林内的养分量大于支出量 (表 4 ), 所有养分量
都被蓄积在森林生态系统内 。 杉木林养分的积贮量 为 84 . 2 54 k g / ha. a , 马 尾松林为 79 . 0 01
k g / ha. a
, 皆伐迹地 为 58 . 6 7 k g / ha · a 。 在积贮的养分中 , N 量最大 , 约占 2 / 3 。 从 逞流
养分流失量计算 , 皆伐迹地逼流流失的养分量高达 2 · 49 2 k g / ha. a , 马尾松为 1 . 9 58 k g / ha. a ,
杉木林最少为 1 . 8 7 k g /h a. a 。 在杉木和马尾松林中 , 逸流养分流失量与雨水输入养分 量 的
比值分别为2 。 1 79 %和 2 . 42 0 % , 皆伐迹地为 4 . 0 74 % , 较林地约大一倍左右 (表 4 ) , 由此说明
森林保护土壤 , 减少养分流失的作用 。
裹 4 林 地 养 分 的 收 入 和 支 出
(1 9 85
.
5 一 19 8 6 。 4 )
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.
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.
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.
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1 1
.
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.
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.
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.
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.
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.
3 8 0
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.
4 4 5
8 6
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1 7 9
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.
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1 0
.
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0
.
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2
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0
.
0 1 2
2
。
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。
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0
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0 1 7
0
。
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7
。
6 5 8
80
。
9 6 1
1
。
9 5 8
7 9
。
0 0 1
2
。
4 1 8
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.
5 81
2
。
1 1 2
5
。
4 6 9
2 7
.
85 9
8
。
32 4
0
。
0 7 3
8
.
2 5 1
0
。
87 7
2
.
0 3 5
0
.
0 4 5
1
.
9 9 0
2
.
21 1
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。
1 6 8
O
。
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5 5 0
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。
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.
0 6 2
0
.
2 4 8
4 2
.
8 1 4
0
.
57 6
61
.
1 7 3
2
。
4 9 2
5 3
.
6 7 7
4
.
0 7 4
在森林生态系统内部的养分循环中 , 是以土壤为中心的, 土壤是各种养分的贮存器。 土
壤养分被植物吸收后 , 可以构成植物体 。 流入土壤的养分 , 除了岩石风化的微量的收入可以
不计外 , 主要是从枯落物和林内雨水的淋溶养分还原而获得的 , 两者作为土壤养分的收入 ,
统称 为养分还原量 。 在杉木林和马尾松林中 , 通过林内雨淋溶的养分量占养分还原总量的48
一 53 % , 其中K 、 M g 、 N 占主要比重 , ca 次之 , P最小 。 林内雨 K 、 M g 、 N 养分 含量高
于凋落物的养分归还量 。 而凋落物 ca 、 P 的养分归还量却大于林内雨的淋溶量 (表 5 ) , 但马
尾松林凋落物 M g 的含量却较林内雨多 。
从各冲养分元素还原量来说 , 亚热带人工杉木林和马尾松林的各养 分 元素还原量 (凋落
1 3 0 林 业 科 学 研 究 1 卷
物归还量和林内雨淋溶养分量之和 )显著地低于加纳热带雨林和海南 岛热带季雨林(表 5 ) 。 亚
热带人工杉木林的K 、M g 的淋溶量 占养分还原量的百分比与热带森林没有什么显著差 别 , 而
C a 的淋 溶量占养分还原量的百分比却大于热带森林 。 亚热带杉木林和马尾松林 P 的淋 溶 量
很小 , 比热带森林的淋溶量低得多 , 占养分还原总量的5 . 5 % , 而热带森林的 P 淋溶量却占味
养分总量的3 5 . 9 6 5一 4 1 . 5 5 5 % 。
裹 s 林内雨和祠落物在森林养分 . 环中的作用
分 观 侧 项 目 K C a
凋 落 物 (A )
林内雨加树干茎流 ( B )
养分还原 t (八 + B )
B八 A + B ) (% )
一 ⋯· N 一、} t卜林地点
杉 木 林
1 3
.
7 2 0
4 8
.
0 9 5
6 1
.
8 1 5
7 7
.
8 0 5
3 1
.
6 6 6
1 4
.
4 6 6
4 6
.
1 3 2
3 1
.
3 5 8
7
.
5 3 3
1 0
.
3 0 6
1 7
. 吕3 9
5 7
.
7 7 2
7
。
4 3 2
O
。
4 7 2
7
。
9 04
5
.
9 7 2
3 7
.
8 2 0
3 8
.
8 2 0
7 6
.
6 4 0
5 0
.
6 5 2
9 8
.
1 7 1
1 12 1 5 7
2 10
.
3 28
53
.
3 2 5
马 尾 松 林
凋 落 物 (八 )
林内雨加树千茎流 ( B )
养分还原盈 (A 十 B )
B / ( A 干 B ) (% )
5
.
1 5 9
2 0
.
4 2 0
2 5
.
5 7 9
7 9
.
8 3 1
2 6
.
6 4 5
1 2
.
8 5 6
3 9
.
5 0 1
3 2
.
5 4 6
6
.
8 6 1
3
.
2 3 6
1 0
.
0 9 7
3 2
.
0 4 9
5
.
7 64
0
.
3 39
6
。
1 0 3
5
。
5 55
4 1
.
8 4 4
4 2
.
8 5 5
8 4
.
6 9 9
5 0
.
5 97
86
.
2 7 3
7 9
.
7 0 6
1 65
.
9 7 9
48
.
0 2 2
江西宜省分县
海尖
南峰
岛岭
热带季雨林 [ 月〕
润 落 物 (A )
林 内 雨 ( B )
养分还原 t (A + B )
B 八A + B ) (% )
1 3
.
2 0 0
5 1
.
6 0 0
6 4
。
8 0 0
7 9
.
6 3 0
1 03
.
2 0 0
37
.
7 3 0
1 40
.
9 3 0
2 6
.
7 7 2
1 6
.
8 0 0
2 4
.
2 8 0
4 1
。
0 8 0
5 9
.
1 0 4
8
。
6 0 0
6
.
1 90
1 4
.
7 90
4 1
.
8 5 3
6 3
.
0 0 0
1 5
.
4 60
7 8
.
4 60
1 9
.
7 04
2 0 4
.
8 0 0
1 35
.
2 6 0
3 4 0
.
0 6 0
3 9
.
77 5
月‘性加
热 带 雨 林
纳
料 落 物 (八 )
林 内 雨 ( B )
养分还原 t (八 十 B )
B / ( A + B ) (% )
6 9
.
0 0 0
2 3 8
.
6 0 0
3 0 7
.
6 0 0
7 7
.
5 6 8
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1 2 4 9
.
8 0
一1。. 7 3 3
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.
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.
4 0 0
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.
5 1 6
::::
1 1
.
4 00
3 5
.
9 65
2 0 1
.
0 00
1 6
.
1
2 17
.
1 00
7
.
4 1 6
5 30
.
3 幻0
3 3 0
.
0 0 0
8 6 0
.
3 00
3 8
.
3 59
三 、 结 论
在亚热带杉木林区 , 林木生长期间内的气温较高 , 雨量较丰富 。 降雨所含各种养分物质
是森林生态系统养分的主要来源 。 降雨对林冠养分的淋溶量 , 占养分还原总量的48 一53 % ,
加速了养分循环 , 为该区森林提供一定量的可以直接吸收的水溶性养分 , 以满足植物持续生
长的需要 。 在林内雨的淋溶养分中 , 以 K 最多 , Ca 、 M g 次之 , P 最少。 雨水的养分量随雨
量的增加而增加 , 呈半对数函数 关系 。 在杉木林的生态系统中通过大气降雨输入林地的养分
量大于通流输出的养分量 , 其中依次为 N 、 K 、 C a 、 M g 、 P。 大气降雨中 N 的含量很高 , 可
能与大气受工业污染有关 。 经过林冠的叶片直接吸收后 , 林内雨中N 含量明显减少 。
今 考 文 献
〔一〕 ‘卜野秀章 , 1 9 83 , 森林水文学 , 中国林业 出版社 , 2 16一 2 2 1 .
印〕 公如坤等 , 1 97 9 , 金华地区 降雨中养分含皿的初步研究 , 土城学报 , 1 6( l ) : 81 一别 。
[3 〕邹桂 昌 , 19 8 0 , 香港红城 地区的林 内雨养 分含皿 , 林业科学 , 16( 2 ) . 10 2一 10 8 。
〔们 卢俊培 , 19 8 6 , 海南岛尖峰岭 平落叶季雨林生态效益的研究 , I一冠层淋溶 , 热带林业科技 , ( l ): l 一 6 。
【5 〕K e n w o r t h y , J , I; . , 一, 了1 , W a te r a n d n u t r ie n t c ). c lin g in a tr o p ie a l r a in fo re 日t , 卜llse . R e P o r t
u n 派v . o f 卜{u ll, 49一6 5 .
2 期 马雪华: 降雨在杉木和马尾松人工林养分循环中的作用 1 3 1
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T h e r e la tiv e a b u n da n e e o f n u trie n t e o n te n t fo r th r o u g h fa ll w a s K )
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.
T h e to ta l a m o u n t o f n u tr ie n t in Pu t w ith r a in fa !1 in tw o
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K
,
M g w er e t ra n sfe r r e d to t he 5 0 11 th r o u g h th r o u gh fa ll th
a n litte r fa ll w hile
m o re C a a n d P w e r e a d de d to th e 5 0 11 th r o u g h litte r fa ll
.
N u t rie n t re tu r n
a PPr o x im a te s Prec ip ita tio n e lo s ely in a s em i
一
10 9 e u r v e
,
in di e a tin g a lim ite d
a n d g r a d u a l s u PP]y o f n u tr ie n ts fr o m th e ir r esPec tiv e s o u rees be tw e n th e
i爪e r v a 饱 o f r a in 。
K ey w o r d s : n u t rie力t c o n e c n tra tio n : n u tr ie n t c o n te n t ; r u n o ff ; s tem flo w
·
n u tr ie n t e y e lin g