全 文 ：　　1996—04—11收稿。
周光益助理研究员,曾庆波,林明献,陈步峰,李意德,吴仲民(中国林业科学研究院热带林业研究所　广州　510520)。
* 为林业部重点项目“海南岛尖峰岭热带林生态系统定位研究”中的部分研究内容。感谢热带林业研究所重点开放实验
室的杨乐苏实验师对土壤和植物进行养分测定。
海南木莲人工林生物量及养分分配*
周光益　曾庆波　林明献　陈步峰　李意德　吴仲民
　　摘要　本文测定并分析了海南尖峰岭地区 30 年生的热带乡土树种海南木莲人工林生物量及
其估算模型, 论述了生物量及其养分分配规律。指出: 海南木莲各器官及整株生物量模型以幂函数
模型 W = a( D2H ) b 比较理想; 全林分的总生物量为 144. 066 t/ hm2, 其中地上部分生物量 89. 935
t/ hm2。乔木层生物量占 78. 81% , 林下植物层占 21. 19% ;在乔木层中, 树干、树叶、树枝、树皮和树
根所占的比例分别是 54. 127%、2. 354%、7. 762%、9. 370%和 26. 388% ; 乔木层中, 各器官的养分
含量,除 Ca外, 都是叶比其它器官 (枝、皮、干、根)的养分含量高许多, N、P、K、Ca、M g 5个常量养
分元素在海南木莲人工林生物体中的总贮量分别为 557. 754, 24. 330, 599. 908, 275. 557, 64. 103
kg / hm2,各养分贮量在各器官中分布,除 P 外, 从小到大为树叶、树枝、树皮、树干、树根
　　关键词　海南木莲人工林　生物量　养分分配
　　海南木莲(Mangliet ia hainanensis Dandy) ,又称绿楠, 是海南岛的乡土树种之一,属三级
保护植物种,它的木材结构细致均匀,材质轻软,易加工,不变形, 少开裂, 耐腐朽,为海南岛发
展前途较大的热带乡土珍贵用材树种 [ 1]。中国林科院热带林业研究所自60年代初在尖峰岭开
展海南木莲人工更新试验, 现已初步取得成效。生物量和养分分配是森林生态系统最基本的数
量特征,是进行系统生物生产力、物质循环、能量转换等研究的基础,有关海南木莲林生物量及
养分分配规律,过去未见报道。本文对海南木莲人工林生物量进行了测定并建立了相应的生物
量估算模型, 同时也分析了主要养分(氮、磷、钾、钙、镁等)在系统各组分中的分配规律,为大面
积营造及合理经营海南木莲人工林提供一些科学依据。
1　试验地概况
　　试验地位于海南岛尖峰岭天池, 18°44′N, 108°55′E, 中山山地,海拔约 880 m ;气候属热
带季风气候,年平均气温 19. 5 ℃, 1 月平均气温 14. 3 ℃, 7月平均气温 22. 8 ℃,年降水量为
2 680 mm ,其中 80%集中在 5～10月, 年平均相对湿度为 88% ;土壤为砖红壤性黄壤, 其母质
基岩属伟晶花岗岩, 主要成分是钾长石。林地土壤表层( 0～30 cm , 3个样点) pH 值平均为
4. 81, 土壤 C 含量为 14. 239‰, 全 N 0. 965‰, N、P、K 速效养分含量分别为 13. 783, 1. 016,
72. 531 mg / kg。
林分是 1965年人工营造的海南木莲纯林, 林下植被覆盖度较大,主要是蕨类植物,如乌毛
蕨( Blechnum orientale L. )、大芒萁( Dicranop ter is amp la Ching et Chiu)、铺地蜈蚣( Ly cop odi-
林业科学研究　1997, 10( 5) : 453～457
Forest Research 　　 　　　
um cer nuum L. )等,木本灌木少,呈零散分布, 如柏拉木( Blastus cochinchinensis Lour. )、九节
木( Psy chot ria rubra ( Lour. ) Poir. )、华南毛柃( Eurya ciliata Merr. )、野牡丹(M elastoma can-
didum D. Don)、斜基算盘子( Glochidion coccineum Muell. -Arg . )等,林下植物分布不均匀, 平
均高约 1. 6 m。
2　研究方法
2. 1　生物量测定
从试验林的山脚沿山坡选取一个面积为 900 m2的标准样地,样地坡向 NEN ,坡度为 30°,
1995年4月对样地内 173株海南木莲树进行胸径( D )和树高( H )的测量。根据测量结果,各径
级林木株数近似于正态分布(后述) , 按胸径径级大小在标准地外选伐代表各径级( 7、9、11、13、
15、17、19 cm)的标准木, 共计 7株。伐倒标准木后, 先准确测定树干基部直径、全株树高、枝下
高,然后取下所有树枝,摘除所有的树叶,对样木各器官(去皮树干、树皮、树叶、树枝)分别用全
部称重法测定,并采集各器官样品( 500～800 g )带回实验室,在 75～85℃恒温下烘至恒重, 求
出植物体含水量(干湿比) , 将各器官鲜重换算成干重。林下植物主要是蕨类多,所以采用 1 m
×1 m 的样方共 3个,收获样方内的植物称重,并换算成干重。乔木层地下植物根系生物量测
定采用平均木法,即选择一株胸径和树高与全林分平均胸径( 13. 2 cm )和树高( 11. 1 m )一致
或相近的样木,将其所有的根全部挖出测量; 林下植物层根系是将 3个 1 m×1 m 的样方内除
海南木莲根外的所有植物根挖出测量。
2. 2　数学模型
在森林生物产量研究中,普遍采用幂函数对林木总体或各组分(器官)生物量 W 与胸径 D
及 D 2H ( H 为树高)建立数学模型[ 2～5]。本文同样用幂函数对海南木莲生物量(枝、叶、去皮干、
树皮及全株总量)与 D及 D 2H 进行相关分析, 通过比较确定最佳的生物量模型。
2. 3　植物体养分测定
全氮测定用蒸馏法,磷的测定用磷钼蓝比色法, K、Ca、Mg 用原子吸收光谱分析法测定。
3　结果分析
3. 1　生物量模型
表 1列出了海南木莲各器官及整株生物量估算模型的数学表达式。
表 1　海南木莲生物量估算模型
组分 模　　型 相关指数 R 2 剩余标准差 S 方差比 F 显著性
地上部
分总量
叶
枝
去皮干
皮
W总= 0. 091 577 D 2. 344 584 0. 96 6. 58 115. 35 极显著
W总= 0. 069 27( D 2H ) 0. 833 697 0. 98 4. 45 258. 14 极显著
W叶= 0. 005 268 D 2. 122 426 0. 86 0. 29 31. 14 极显著
W叶= 0. 003 479 ( D 2H ) 0. 776 681 0. 91 0. 23 52. 26 极显著
W枝= 0. 016 007 D 2. 155 114 0. 89 1. 10 42. 48 极显著
W枝= 0. 011 465 ( D 2H ) 0. 776 777 0. 95 0. 77 90. 56 极显著
W干= 0. 048 951 D 2. 461 897 0. 96 4. 96 121. 31 极显著
W干= 0. 037 312 ( D 2H ) 0. 872 478 0. 98 3. 74 217. 39 极显著
W皮= 0. 033 347 D 1. 954 711 0. 96 0. 62 134. 42 极显著
W皮= 0. 026 201( D 2H ) 0. 696 202 0. 98 0. 44 270. 89 极显著
454 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　10 卷
　　表 1结果表明,海南木莲各器官及整株生物量与 D 及 D 2H 存在极显著的相关关系,通过
S、R2和 F 值的比较,生物量 W 与 D 2H 的数学模型优于 W 与D 的模型。
3. 2　生物量分配
从表 2看出, 试验林分乔木层地上部分生物量在各径级及各器官中的分配规律,各径级林
木株数和生物量近似于正态分布,株数出现的峰值在 12. 0～13. 9 cm 这个径级范围,而生物量
峰值落后于株数峰值, 出现在14. 0～15. 9 cm 径级范围; 另外,在株数峰值以前的各个径级中,
其生物量百分比远小于相应的株数百分比,而株数峰值以后的各个径级,生物量百分比大于相
应的株数百分比, 说明了单株生物量随径级增加而明显增加的规律。
表 2　30 年生海南木莲人工林各径级及各器官生物量分配
径级
( cm)
平均胸
径( cm)
平均
高( m)
株数
(株/ hm 2)
株数百
分比( % )
叶
( kg/ hm 2)
枝
(k g/ hm2)
去皮干
( kg / hm2)
皮
( kg/ hm2)
全株
( kg/ hm 2)
生物量百
分比( % )
< 6. 0 4. 8 4. 3 56 2. 91 7. 18 23. 68 121. 73 36. 89 189. 48 0. 23
6～7. 9 6. 7 6. 4 89 4. 63 25. 33 83. 52 469. 53 120. 53 698. 91 0. 84
8～9. 9 8. 8 8. 6 256 13. 31 138. 76 457. 57 2 783. 00 617. 95 3 997. 28 4. 78
10～11. 9 11. 1 10. 5 322 16. 75 293. 55 968. 05 6 265. 67 1 240. 38 8 767. 65 10. 49
12～13. 9 12. 9 11. 2 400 20. 80 482. 00 1 589. 57 10 652. 05 1 978. 09 14 701. 71 17. 59
14～15. 9 15. 1 13. 0 367 19. 08 634. 69 2 093. 23 14 654. 21 2 510. 34 19 892. 47 23. 80
16～17. 9 16. 5 12. 7 200 10. 40 388. 55 1 281. 46 9 103. 66 1 518. 07 12 291. 74 14. 71
18～19. 9 18. 5 13. 9 144 7. 49 360. 71 1 189. 70 8 711. 91 1 373. 70 11 636. 02 13. 92
> 20 23. 1 15. 4 89 4. 63 341. 06 1 124. 94 8 689. 08 1 241. 99 11 397. 07 13. 64
　　林分总生物量分布(表 3)表明,全林分的总生物量为 144. 066 t / hm2 ,其中海南木莲地上
部分生物量 89. 935 t / hm2。乔木层生物量占 78. 81% ,林下植物层占 21. 19% ;在乔木层中,树
干、树叶、树枝、树皮和树根所占的比例分别是 54. 127%、2. 354%、7. 762%、9. 370%和 26.
388%, 根占的比例很大,树枝生物量没有树皮生物量高,树叶生物量更小,说明海南木莲人工
林由于是单层林, 林木密度又大(自造林至今未进行过抚育间伐等管理) ,对光、热、水肥竞争很
强,这种竞争限制了枝叶的生长,因此为提高林分生物生产力, 特别是增加单株生物产量以提
高其商品价值,必需进行抚育管理和多层经营; 在林下植物层中,因蕨类植物多,根生物量远大
于茎叶生物量。
表 3　30年生海南木莲人工林系统生物量分配
组　　分 乔　　木　　层 林下 植 物层树叶 树枝 树干 树皮 根
小计 地上部 地下部 小计
全林分
合计
生物量( t / hm 2) 2. 672 8. 812 61. 451 10. 638 29. 959 113. 532 6. 362 24. 172 30. 534 144. 066
(% ) 2. 354 7. 762 54. 127 9. 370 26. 388 100. 000 20. 836 79. 164 100. 00 100. 000
占全林分% 1. 850 6. 120 42. 660 7. 380 20. 80 78. 810 4. 42 16. 77 21. 19 100. 000
　　
包括树头。
3. 3　养分分配
表 4表明, 海南木莲乔木层各器官的养分含量,除Ca 外, 叶的各养分含量远高于其它器官
的养分含量,这与尾叶桉树种的测定结果一致[ 4]。各养分在器官中含量从高到低排序如下: N
是树叶、树皮、树根、树枝、树干, P 是树叶、树枝、树皮、树根、树干, K 是树叶、树根、树皮、树枝、
树干, Ca 是树皮、树叶、树枝、树根、树干, M g 是树叶、树枝、树皮、树根、树干。从养分贮量看,
4555 期　　　　　　　　　　　周光益等: 海南木莲人工林生物量及养分分配
整个林分N、P、K、Ca、Mg 贮量为 557. 754, 24. 330, 599. 908, 275. 557, 64. 103 kg / hm2 ,其中乔
木层中 N、P、K、Ca、Mg 贮量分别为 363. 832、16. 352、374. 236、163. 683、29. 649 kg / hm 2, 除 P
的贮量在根中略小于在树干中, 在皮中略小于在枝中外, 各养分贮量在各器官中分布从小到大
为树叶、树枝、树皮、树干、树根。
表 4　30 年生海南木莲人工林系统养分分配
系统组分 养　分　含　量　( g/ kg) 养　分　贮　量　( kg / hm
2)
N P K C a Mg N P K Ca Mg 合计 %
乔　木　层
林下
植物
层
树叶 10. 883 0. 72 14. 48 3. 569 1. 315 29. 079 1. 924 38. 691 9. 536 3. 514 82. 744 8. 73
树枝 4. 331 0. 27 4. 46 2. 261 0. 403 38. 165 2. 379 39. 302 19. 924 3. 551 103. 321 10. 90
树皮 5. 675 0. 22 4. 75 4. 129 0. 347 60. 371 2. 340 50. 531 43. 924 3. 691 160. 857 16. 97
树干 1. 498 0. 08 1. 40 0. 725 0. 149 92. 054 4. 916 86. 031 44. 552 9. 156 236. 709 24. 98
树根 4. 812 0. 16 5. 33 1. 527 0. 325 144. 163 4. 793 159. 681 45. 747 9. 737 364. 121 38. 42
养分总量 363. 832 16. 352 374. 236 163. 683 29. 649 947. 752 100
地上部 8. 247 0. 38 7. 85 7. 425 2. 095 52. 467 2. 418 49. 942 47. 238 13. 328 165. 393 28. 82
地下部 5. 852 0. 23 7. 27 2. 674 0. 874 141. 455 5. 560 175. 730 64. 636 21. 126 408. 507 71. 18
养分总量 193. 922 7. 978 225. 672 111. 874 34. 454 573. 900 100
全　林　分 557. 754 24. 330 599. 908 275. 557 64. 103 1 521. 652
4　结语及建议
　　( 1)用幂函数模型 W = aD b 或 W = a( D 2H ) b都能比较准确地估算海南木莲各器官及整株
生物量,以后者更好。
( 2) 30年生的海南木莲人工林林分的总生物量为 144. 066 t / hm 2, 其中地上部分生物量
89. 935 t / hm
2; 林分乔木层生物量占 78. 81%, 林下植物层占 21. 19% ; 在乔木层中, 树干、树
叶、树枝、树皮和树根的生物量所占的比例分别是 54. 127%、2. 354%、7. 762%、9. 370%和 26.
388%。
( 3)除 Ca 外,海南木莲叶的养分含量都比其枝、皮、干、根的养分含量高许多, N、P、K、Ca、
Mg 在该林分生物体中的总贮量分别为 557. 754, 24. 330, 599. 908, 275. 557, 64. 103 kg/ hm 2,
各养分贮量(除 P 外)在各器官中从小到大排序:树叶、树枝、树皮、树干、树根。
( 4)由于海南木莲人工林为单一纯林,对光热水肥等竞争强烈,又不象天然复层林那样对
光热能等多层截留利用,加上试验林分从造林后一直未进行过很好的抚育管理,致使生物产量
低,所以,为提高海南木莲人工林的生物生产力, 提高木材的商品价值和增加单位土地面积的
经济收益,必需加强合理的抚育管理和多层经营,并建议营造热带混交人工林。
参　考　文　献
　　1　郑万钧主编.中国树木志(第一卷) .北京:中国林业出版社, 1995, 435～436.
　　2　李意德,曾庆波,吴仲民,等.尖峰岭热带山地雨林生物量的初步研究.植物生态学与地植物学报, 1992, 16( 4) : 293～
300.
　　3　黄　全,李意德,赖巨章,等.黎母山热带山地雨林生物量研究.植物生态学与地植物学报, 1991, 15( 3) : 197～205.
　　4　徐大平,曾育田,李伟雄.尾叶桉幼林地上部分生物量及养分循环的研究.林业科学研究, 1994, 7( 6) : 600～605.
　　5　廖宝文,郑德璋,郑松发.海桑林生物量的研究.林业科学研究, 1990, 3( 1) : 47～54.
456 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　10 卷
Biomass and Nutrient Allocation in Manglietia hainanensis
Plantation Ecosystem at Jianfengling
Zhou Guangyi　Zeng Qingbo　L in Mingx ian
Chen Buf eng　L i y ide　Wu Zhongmin
　　Abstract　Manglietia hainanensis Dandy is a fine nat iv e t imber species used for r efor-
estat ion in Hainan Island. In this paper , the biomass and its pr edict ion models, biomass dist ri-
but ion among dif ferent diameter classes and components, and main nutrient allocat ion of 30
years o ld M . hainanensis plantat ion w ere studied. T he result indicated that thd biomass r e-
gression equat ions of leaf , branch, t runk, bark, to tal above g round against D
2
H were better
than that of ag ainst D ; the total biomass w as 144. 066 t / hm
2 , among which aboveground
biomass w as 89. 935 t / hm2 ; the t ree layer and undergr ow th biomass account ing for 78. 81%
and 21. 19% o f total biomass r espect ively ; among the t ree lay er , biomass o f bole, leaf, branch,
bar k and roo t w ere 54. 127%, 2. 354% , 7. 762%, 9. 370% and 26. 388% of the to tal respec-
tiv ely ; ex cept ing Ca, nutrient concentrat ions of N , P , K, M g in leaf w ere higher than that in
the other tr ee components( branch, bark, bole and r oot ) ; the total nutr ient of N, P, K, Ca, M g
stor ed in plant bodies of 30 years o ld M . hainanensis plantat ion ecosy stem w ere 557. 754, 24.
330, 599. 908, 275. 557, 64. 103 kg/ hm
2 , quantity arranged from small to lar ge o f nutrient
stor ag e in dif ferent t ree components w as leaf< branch< bark< trunk< root .
　　Key words　Manglietia hainanensis plantat ion　biomass　nutrient allocat ion
　　Zh ou Guangyi, Ass istant Profess or, Zeng Qingbo, Lin Mingxian, Chen Bu feng, Li Yide, Wu Zhongmin ( The Research In-
st itute of T ropical For est ry, CAF　Guangzh ou　510520) .
4575 期　　　　　　　　　　　周光益等: 海南木莲人工林生物量及养分分配