全 文 ：第 v{卷 第 u期
u s s u年 v 月
林 业 科 学
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¤µqou s s u
第 u代杉木林速生阶段营养元素的空间
分布特征和生物循环
项文化 田大伦 闫文德 康文星 方海波
k中南林学院生态研究室 株洲 wtussyl
摘 要 } 利用 u¤定位观测数据 o本文对速生阶段的第 u代杉木人工林内 ‘!° !Ž!≤¤!ªx种养分元素的含
量 !积累 !空间分布和生物循环进行了研究 o结果表明 }各组分养分含量排列顺序为草本层 灌木层 树叶 
树枝 树皮 树根 树干 ∀树枝中 ≤¤的含量丰富 o树皮中 Ž的含量丰富 ∀凋落物层养分元素含量低于树枝
和树叶 o反映了凋落时养分元素向林木体内迁移回收的现象 ∀杉木富集 ‘!° !≤¤v种元素 ∀x种元素积累总
量为 {xw1yx ®ª#«°pu o是第 t代的 t1x倍 ∀第 u代杉木生产 t·干物质所需养分量为 tt1yu ®ªo高于第 t代 o第 u
代杉木林将消耗更多的林地养分 ∀林冠枝叶与树皮养分积累量占林木总积累量的 zx h o采伐利用应仅取走
树干而在林地中留下其它部分 o让其分解使养分元素归还给土壤 ∀草本层 !灌木层与凋落物层三者的养分积
累量为 {{1tv ®ª#«°pu o是重要的养分库 ∀
第 u代杉木中养分元素的年积累量为 |v1tv ®ª#«°pu¤pt o略高于第 t代杉木林的养分年积累量 ∀总归还
量为 {|1w| ®ª#«°pu¤pt o其中凋落物归还 tz1wy®ª#«°pu¤pt o略低于第 t代 o淋溶的养分量 zu1sw®ª#«°pu¤pt o是
凋落物的 w倍多 ∀吸收量为 t{u1yu ®ª#«°pu¤pt ∀与第 t代相比 o第 u代杉木林中土壤 Ž!°的含量高 o而 ‘!
≤¤!ªv种养分元素含量比第 t代低 o这 v种元素可能对杉木林的养分元素的动态和森林生产力有着较大的
作用 ∀第 u代杉木林生物循环总的特征为养分利用效率较低 o循环速度减慢 o周转时间较长 o不利于林地土壤
养分的积累 ∀
关键词 } 第 u代杉木林 o速生阶段 o养分元素 o空间分布 o生物循环
收稿日期 }usst2sx2t{ ∀
基金项目 }国家重点野外台站资助项目k≈usss 国科基便字第 szy号l o国家自然科学基金重大项目kv|{||vzs2stl o国家林业局重点科
研项目kusst2zl和湖南省科委重大项目k||≠tsswl的部分内容 ∀
ΝΥΤΡΙΕΝΤ ΕΛΕΜΕΝΤΣ ∆ΙΣΤΡΙΒΥΤΙΟΝ ΑΝ∆ ΧΨΧΛΙΝΓ ΙΝ ΤΗΕ ΣΕΧΟΝ∆
Ρ ΟΤΑΤΙΟΝ ΧΗΙΝΕΣΕ ΦΙΡ ΠΛΑΝΤΑΤΙΟΝ ΑΤ ΦΑΣΤ p ΓΡ ΟΩΙΝΓ ΣΤΑΓΕ
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k Ρεσεαρχη Σεχτιον οφ Εχολογψo ΧΣΦΥ Ζηυζηουwtussyl
Αβστραχτ } …¤¶¨§²±·«¨ §¤·¤²¥¶¨µ√¨ §©²µu ¼¨ ¤µ¶¤·‹∏¬·²±ª²¦¤·¨§∞¦²¯²ª¼ ≥·¤·¬²±o·«¨ ¦²±¦¨±·µ¤·¬²±¶o¤¦¦∏°∏¯¤·¬²±o
§¬¶·µ¬¥∏·¬²± ¤±§¥¬²¯²ª¬¦¤¯ ¦¼¦¯¬±ª²©x ±∏·µ¬¨±·¨ ¯¨ °¨ ±·¶k‘o°oŽo≤¤o ªl º¨ µ¨ ¶·∏§¬¨§¬±·«¨ ¶¨¦²±§µ²·¤·¬²± ≤«¬±¨ ¶¨
©¬µ³¯¤±·¤·¬²± ¤·©¤¶·p ªµ²º¬±ª¶·¤ª¨ q׫¨ ±∏·µ¬¨±·¦²±¦¨±·µ¤·¬²±²©§¬©©¨µ¨±·¦²°³²±¨ ±·º¤¶¬±·«¨ ²µ§¨µ¤¶}«¨µ¥ ¶«µ∏¥
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¶·¨° º«¨ ± ¬¯·¨µº¤¶³µ²§∏¦¨§q׫¨ ·²·¤¯ ±∏·µ¬¨±·¤¦¦∏°∏¯¤·¬²±¤¦¦²∏±·¨§©²µ{xw1yx ®ª#«°pu q׫¨ ©¤¦··«¤·³µ²§∏¦¬±ªt
·²±¨ ¥¬²°¤¶¶¬±·«¨ ¶¨¦²±§ª¨ ±¨ µ¤·¬²± ³¯¤±·¤·¬²± ±¨ §¨¨§«¬ª«¨µ¤°²∏±·±∏·µ¬¨±··«¤±·«¤·¬±·«¨ ©¬µ¶·ª¨ ±¨ µ¤·¬²±¬±§¬¦¤·¨¶·«¨
¶¨¦²±§ª¨ ±¨ µ¤·¬²± ¬¨«¤∏¶·¶°²µ¨ ±∏·µ¬¨±·©µ²°¶²¬¯q׫¨ ¤±±∏¤¯ ±∏·µ¬¨±·µ¨·¨±·¬²±µ¨¤¦«¨§|v1tv ®ª#«°pu¤p t oº«¬¦«º¤¶
«¬ª«¨µ·«¤±·«¤·²©·«¨ ©¬µ¶·ª¨ ±¨ µ¤·¬²±q׫¨ ±∏·µ¬¨±·¶¤¥¶²µ³·¬²± º¤¶∏³·² t{u1yu ®ª#«°pu¤pt¤±§±∏·µ¬¨±·µ¨·∏µ± º¤¶
{|1w| ®ª#«°pu¤p t o²©º«¬¦« ¬¯·¨µµ¨·∏µ±¤±§¯¨ ¤¦«¬±ªµ¨·∏µ± º¨ µ¨ tz1wy ozu1sw ®ª#«°pu¤p t oµ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ qŒ±¦²±·µ¤¶·
·²·«¨ ©¬µ¶·ª¨ ±¨ µ¤·¬²±o·«¨ ±∏·µ¬¨±·¦¼¦¯¬±ª °¨ ¦«¤±¬¶° ²©·«¨ ¶¨¦²±§µ²·¤·¬²± ≤«¬±¨ ¶¨ ©¬µ¬¶¦«¤µ¤¦·¨µ¬½¨ §¥¼ ²¯º¨ µ±∏·µ¬¨±·
∏¶¨ ©¨©¬¦¬¨±¦¼o¶¯²º¨ µµ¨¦¼¦¯¬±ªµ¤·¨ ¤±§ ²¯±ªµ¨¦¼¦¯¬±ª³¨µ¬²§q
Κεψ ωορδσ} ≥¨ ¦²±§µ²·¤·¬²± ≤«¬±¨ ¶¨ ©¬µ³¯¤±·¤·¬²±oƒ¤¶·2ªµ²º¬±ª¶·¤ª¨ o‘∏·µ¬¨±·¨ ¯¨ °¨ ±·¶o⁄¬¶·µ¬¥∏·¬²±o…¬²¯²ª¬¦¤¯ ¦¼2
¦¯¬±ª
营养元素循环作为森林生态系统的基本功能过程之一 o是系统生产力及持久性的决定因素 ∀了解
营养元素在森林生态系统中的分布和循环 o有利于揭示不同森林经营方式对森林土壤肥力的影响 o有利
于探索维持林地生产力的机理和生态学过程 o实现森林的可持续经营 ∀
杉木是我国亚热带地区特有的优良速生用材树种 o已有近千年的栽培历史 ∀在其经营过程中通常
采用皆伐作业的利用方式和人工造林更新等经营措施 o通过森林调整以期达到合理的森林结构 o实现永
续利用 ∀然而 o随着多代连栽和栽培面积的扩大 o能否维持杉木林地持久的生产力已引起了学术界的广
泛关注k中国林学会森林生态学分会 ot||ul ∀同时 o速生阶段是杉木生长的重要时期 o群体的生长和发
育旺盛 o个体的高径生长迅速 o林分开始郁闭 o林下杂草和灌木逐步丧失其生存条件 o群体发展已由种间
的竞争转化为种内个体的竞争 o自然整枝现象的发生预示了地上营养空间的不足 ∀因此 o弄清速生阶段
营养元素的变化规律 o并对杉木人工林不同代数养分循环特点进行比较 o可为杉木人工林的科学经营提
供理论依据 ∀
对杉木人工林养分循环规律的研究报道较多k潘维俦等 ot|{t ~t|{v ~冯宗炜等 ot|{x ~温肇穆等 o
t||t ~聂道平 ot||wl o但对第 u代杉木人工林速生阶段养分循环特性的研究尚未见系统报道 ∀本文利用
u¤定位观测数据 o对第 u代杉木林速生阶段营养养分空间分布和生物循环特征进行分析 o从而了解两
代杉木人工林生态系统的功能特点和森林经营的影响 ∀
t 试验地自然概况
试验地设在国家重点野外台站中南林学院会同生态站内kuyβxsχ‘ots|βwxχ∞l o属典型的亚热带湿润
气候区 o年平均气温 ty1{ ε o年相对湿度 {s h以上 o年平均降雨量 ttss ∗ twss °°∀试验区海拔高度 vss
∗ xss ° o为低山丘陵地貌类型 ∀土壤系震旦纪板溪系灰绿色板岩发育的红黄壤 o质地细 o介于中壤与中
粘壤之间 ∀表土褐色至淡黄橙色 o心土为橙黄色 ∀„t层腐殖质含量 u h ∗ w h o≤Π‘值 tu ∗ tw o³‹值 w1{
∗ x1z o非常适合杉木生长 ∀地带性植被为常绿阔叶林 o以壳斗科的常绿种类如栲属k Χαστανοπσισl !青冈
属k Χψχλοβαλανοπσισl !石栎属kΛιτηοχαρπυσl为建群种 o其次为樟科的樟属k Χινναµοµυµl !楠木属k Πηοεβεl ~
山茶科的木荷属k Σχηιµαl !山茶属k Χαµελλιαl以及木兰科k¤ª±²¯¬¤¦¨¤¨ l !金缕梅科k‹¤°¤°¨ ¬¯§¤¦¨¤¨ l !杜
英科k∞¯¤¨ ²¦¤µ³¤¦¨¤¨ l的一些树种组成的混交林 ∀
本研究在第 v集水区内进行 o该地平均坡度 uxβ o集水区内的第 t代杉木人工林为 t|yy年砍伐天然
次生林后营造的杉木纯林 ∀t|{z p ts对第 t代杉木林实行皆伐之后 o在 t|{{年春季营造了第 u代杉木
人工林 ∀测定的林分为 ts ¤和 tu ¤生的第 u代杉木人工林 o其林分特征见表 t ∀
u 研究方法
211 生物量和净生产力的测定
在集水区内设置固定样地 o为了与第 t代杉木林相对应 o在生长季节后期的 tt月份对林分生物量 !
生产力进行动态观测 ∀将样地内的所有林木按克拉夫特分级法分级 o调查林木胸径k ∆l和树高k Ηl o然
后根据林木各生长级的平均胸径和平均树高 o选择各级标准木 t株及林分平均木 t株共 y株 o分层截取
实测干 !皮 !叶 !枝 !根等组分鲜重 o选取各组分样本 o置 {s ε 恒温箱中烘至恒重 o求出含水率 o将各器官
鲜重换算成干重 o建立相对生长方程 ∀以 u ¤内测定的生物量年增长量作为净生产力的估算指标 ∀
各样地设置 x个面积为 t ° ≅ t °的小样方 o共计 ux个 ∀记载每个样方内的植物种类 o将灌木分为
叶 !茎 !根 o草本植物分为地上部分和地下部分 o采用全挖法实测鲜重 o取同类的相同器官混合样本 o死地
被物抽取混合样本 o烘干测定含水率 o同时用于养分分析 ∀
212 凋落物量测定
在集水区内的山坡 !山麓和山谷安装面积为 us °u 的塑料薄膜装置各 t个 o每月收集 t次 o按组分测
定生物量 ∀
213 分析样品的采集
v 第 u期 项文化等 }第 u代杉木林速生阶段营养元素的空间分布特征和生物循环
表 1 第 3 集水区内样地中林分特征
Ταβ .1 Τηε χηαραχτεριστιχσ οφτηε εξπεριµενταλ πλοτσ
样地编号
‘²q
地形地势
ײ³²ªµ¤³«¼
林分密度
⁄¨ ±¶¬·¼
k±#«°pul
平均胸径
⁄…‹
k¦°l
平均树高
„√ µ¨¤ª¨
«¨¬ª«·k°l
各生长级林木的株数百分比
×µ¨¨±∏°¥¨µ³¨µ¦¨±·¤ª¨ ²© ¤¨¦«ªµ²º·«ªµ¤§¨k h l
´ µ ¶ · ∏
t 山坡 ‹¬¯¯¶¬§¨ tx|w tt1x| |1zu tu1sv uv1vt vy1s| t{1sx ts1xu
u 山坡 ‹¬¯¯¶¬§¨ utyw ts1zt |1xx tu1ss ty1ss ws1ss ut1vv ts1yz
v 山麓 ƒ²²·«¬¯¯ t{vw tt1{ ts1st tx1ux ux1wu ws1y{ z1yv tt1su
w 山洼 ∂¤¯¯¨ ¼ uu{w tu1wv |1|| tv1ux ut1t| w|1yz |1uz y1yu
x 山洼 ∂¤¯¯¨ ¼ uxuw tt1{w ts1t tv1|w ut1ut uz1{{ uz1{{ |1s|
测定样木各组分生物量的同时 o分层按干 !皮 !枝k分当年生枝 !t ¤生 !u ¤生 !老枝l !叶k分当年生 !t
¤生 !u ¤生 !老叶l !根k  s1u¦° !s1u ∗ s1x¦° ! s1x¦° !根头l等组分采集分析样品 ∀收集凋落物时选
取一定量的凋落物作为化学分析样品 ∀
土壤分层ks ∗ tx¦° !tx ∗ vs¦° !vs ∗ wx¦° !wx¦°以上l采集分析样品来测定土壤养分含量 ∀分层测
定土壤容重 o根据容重计算单位面积土壤重量 o根据养分含量推算土壤中养分总量 ∀
214 养分淋溶量的测定
降水量由集水区径流场观测铁塔上安装的雨量计测得 o穿透水由承接器测得 o树干茎流量由塑料导
管蛇形状缠绕树干的装置测得 ∀在测定各水量时采集分析水样 ∀
215 化学分析方法
土壤和植物中的全 ‘和全 °分别用半微量凯氏法和分光光度计测定 ∀水样中的 ‘‹w2‘!‘’v2‘和
’µª2‘用蒸馏比色法测定 ∀植物 !土壤 !水中的其它元素用原子吸收分光光度计测定 ∀
v 结果与分析
311 速生阶段第 2代杉木林的营养元素含量
第 u代杉木林生态系统中林木各组分养分含量差异较大 o树叶是光合作用的重要营养器官 o其养分
含量最高 o树干材的养分含量最低 o前者约为后者的 ts倍k表 ul ∀排列顺序为树叶 树枝 树皮 树
根 树干 ∀树叶中各元素含量的排列顺序为 ‘ ≤¤ Ž ª ° o树干和树根中为 ‘ Ž ≤¤ ª °∀
树枝中 ≤¤的含量丰富 o顺序为 ≤¤ ‘ Ž ª °∀树皮中 Ž的含量丰富 o顺序为 Ž ‘ ≤¤ ª °∀
表 2 速生阶段第 2 代杉木人工林养分含量的空间规律
Ταβ .2 Τηε νυτριεντ χονχεντρατιον ιν διφφερεντ χοµ πονεντσιν Χηινεσεφιρ πλαντατιον
组分
≤²°³²±¨ ±·¶
营养元素 ‘∏·µ¬¨±·¨ ¯¨ ° ±¨·¶kª#®ªptl
‘ ° Ž ≤¤ ª
乔木层 ×µ¨¨
树叶 ¨¤√¨ ¶ tt1wu s1|u x1{z ts1vs u1y{
树枝 …µ¤±¦« x1{{ s1{s x1tu y1|y u1ww
树干 ≥·¨° t1zx s1s| s1y| s1xz s1tw
树皮 …¤µ® w1v| s1yu w1xw w1tw s1zw
树根 • ²²· v1t| s1u{ u1uy u1ty s1y|
下木层 ˜±§¨µ¶·²µ¨¼
草本 ‹ µ¨¥ tw1zw t1tx tv1yu y1zv v1sz
灌木 …µ∏¶« tu1tu s1{| |1u{ y1|t u1{w
凋落物层 ¬·¨µ z1s{ t1wv t1vx z1{s s1|v
土壤层 ≥²¬¯ t1ww s1wt ux1|v t1s| v1su
w 林 业 科 学 v{卷
从表 u可看出 o除 ≤¤外林下灌木层 !草本层中养分含量较杉木高 o其中草本层 灌木层 o两者养分
元素的含量约为杉木树叶的 t1u倍 ∀各元素的排列顺序为 ‘ Ž ≤¤ ª °∀
凋落物层由枝和叶组成 o各养分元素含量的排列顺序为 ≤¤ ‘ Ž ª ° o其中 ‘和 ≤¤的含量比
树叶中的含量低 o但比树枝中养分含量高 oŽ!ª!°的含量均低于树枝和树叶的含量 o说明树叶和树枝
在凋落前养分元素已向林木体内迁移回收 ∀
图 t 第 t !u代杉木人工林养分含量比较
ƒ¬ªqt ≤²°³¤µ¬¶²± ²©±∏·µ¬¨±·¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ¥¨·º¨ ±¨·«¨ ©¬µ¶·¤±§·«¨ ¶¨¦²±§≤«¬±¨ ¶¨ ©¬µ³¯¤±·¤·¬²±¶
τ 第 t代 ƒ¬µ¶·ª¨ ±¨ µ¤·¬²± υ 第 u代 ≥¨ ¦²±§ª¨ ±¨ µ¤·¬²±
土壤养分元素含量排列顺序为 Ž ª ‘ ≤¤ °∀从土壤与杉木中养分元素含量的比较结果可
了解到各养分元素在林木与土壤之间的迁移情况 o‘!° !≤¤v种元素在树叶中的含量高于土壤 o表明杉
木对这 v种元素有富集作用 oŽ!ª则相反 o土壤中含量较高k表 ul ∀
从图 t中可以发现 o第 u代杉木林的土壤中 Ž!°的含量比第 t代高 o而 ‘!≤¤!ªv种养分元素含量
比第 t代低 o这 v种元素可能对杉木林的养分元素的动态和森林生产力有着较大的作用 ∀与土壤养分
元素含量相反 o第 u代杉木针叶中 ‘!≤¤含量比第 t代高 o可能是杉木对土壤中 ‘!≤¤!ª养分元素减少
造成环境胁迫的适应 ∀两代杉木林针叶中 ° !ª相差不大 o第 u代杉木针叶中 Ž的含量比第 t代低 ∀
312 速生阶段第 2代杉木人工林养分的积累量和空间分布
各养分元素在第 u代杉木人工林生态系统中各部分的积累量和分布如表 v ∀第 u代杉木林中林木
积累 ‘!° !Ž!≤¤!ªx种元素总量为 {xw1yx ®ª#«°pu o仅占整个生态系统养分总贮存量的 s1v{ h o是第 t
代积累量kxzv1ts ®ª#«°pul的 t1x倍 ∀第 u代杉木生产 t·干物质所需养分量为 tt1yu ®ªo第 t代为 |1tt
®ªk潘维俦等 ot|{tl o这是多代连栽造成地力衰退的一个信号 ∀各元素在杉木中的积累量排列顺序为 }‘
kvts1ytl  ≤¤kuxu1xsl  Žkt|v1txl  ªkzs1uvl  °ku{1tyl ∀各组分养分积累量排列顺序为 }树叶 
树枝 树干 树根 树皮 ∀从表 v可看出 o养分积累量与生物量不成比例关系 o针叶生物量占 tx1yx h o
而养分积累量占 wu1ss h o树干生物量占 wz1zu h o养分积累量却只占 tv1vs h ∀林冠枝叶与树皮养分积
累量占林木总积累量的 zx h o因此杉木林的采伐利用应仅取走树干而在林地中留下其它部分 o让其分
解使养分元素归还给土壤 ∀
草本层的养分积累量为 zw1|s®ª#«°pu o排列顺序为 ‘ku{1{{l  Žkux1yxl  ≤¤ktu1uvl  ªkx1|wl
 °ku1usl ∀灌木层的养分积累量为 {1|y®ª#«°pu o排列顺序为 ‘kv1xxl  ≤¤ku1vzl  Žku1s{l  ª
ks1zul  °ks1uwl ∀凋落物层的养分积累量为 w1uz ®ª#«°pu o排列顺序为 ≤¤ku1s{l  ‘kt1zxl  Ž
ks1uzl  ªks1tsl  °ks1szl ∀草本层 !灌木层与凋落物层三者的养分积累量为 {{1tv®ª#«°pu o占整个
生态系统的 s1sw h o为杉木的 ts1vt h o比例较小 o但仍是重要的养分库 ∀
313 速生阶段第 2代杉木人工林乔木层各组分养分的年积累量
表 w列出了杉木养分元素的年净积累量 ∀u代林中养分元素的年积累量为 |v1tv ®ª#«°pu¤p t o略高
于第 t代杉木林的养分年积累量k{z1t| ®ª#«°pu¤ptlk潘维俦等 ot|{tl o低于江西杉木林的养分平均年
x 第 u期 项文化等 }第 u代杉木林速生阶段营养元素的空间分布特征和生物循环
积累量ktsy1wy ®ª#«°pu¤ptlk聂道平 ot||wl ∀各养分元素的年积累量变化总的规律是林冠枝叶积累速
率高 o树干次之 o地下部分最少 ∀总的来看 o‘的积累速率最大 o依次为 ‘ ≤¤ Ž ª °∀
表 3 速生阶段第 2 代杉木人工林养分的积累量和空间分布
Ταβ .3 Νυτριεντσ αχχυµυλατιον ανδ διστριβυτιον ιν Χηινεσεφιρ πλαντατιον
组分
≤²°³²±¨ ±·¶
生物量 …¬²°¤¶¶
k·#«°pul
营养元素 ‘∏·µ¬¨±·¨ ¯¨ °¨ ±·¶k®ª#«°pul
‘ ° Ž ≤¤ ª 小计 ײ·¤¯
乔木层 ×µ¨¨
树叶 ¨¤√ ¶¨ tt1xt tvt1ww ts1x| yz1xy tt{1xx vs1{x vx{1||
树枝 …µ¤±¦« {1{| xu1uz z1tt wx1xu yt1{z ut1y| t{{1wy
树干 ≥·¨° vx1s| yt1wt v1ty uw1ut us1ss w1|t ttv1y|
树皮 …¤µ® y1yu u|1sy w1ts vs1sx uz1wt w1|s |x1xu
树根 •²²· tt1wu vy1wv v1us ux1{t uw1yz z1{{ |z1||
小计 ≥∏¥·²·¤¯ zv1xv vts1yt u{1ty t|v1tx uxu1xs zs1uv {xw1yx
下木层 ˜±§¨µ2¶·²µ¨¼
草本 ‹ µ¨¥ u1tw u{1{{ u1us ux1yx tu1uv x1|w zw1|s
灌木 …µ∏¶« s1vv v1xx s1uw u1s{ u1vz s1zu {1|y
凋落物层 ¬·¨µ s1vy t1zx s1sz s1uz u1s{ s1ts w1uz
土壤 ≥²¬¯ks ∗ ys¦°l tstvt u{|u t{vzuv zzww utwtu uux|su
合计 ײ·¤¯ tswzx1z| u|uu1yz t{v|ww1tx {stv1t{ utw{{1|| uuy{ww1z{
表 4 速生阶段第 2 代杉木人工林各组分养分的年积累量
Ταβ .4 Τηε αννυαλ αχχυµυλατιον οφ νυτριεντ ιν χοµ πονεντσ οφ Χηινεσεφιρ πλαντατιον
组分
≤²°³²±¨ ±·¶
生产力 °µ²§∏¦·¬√¬·¼
k·#«°pu¤p tl
营养元素 ‘∏·µ¬¨±·¨ ¯¨ ° ±¨·¶k®ª#«°pu¤p tl
‘ ° Ž ≤¤ ª 小计 ײ·¤¯
树叶 ¨¤√¨ ¶ t1tu tu1z| t1sv y1xz tt1xw v1ss vw1|v
树枝 …µ¤±¦« t1sz y1u| s1{y x1w{ z1wx u1yt uu1y|
树干 ≥·¨° w1wz z1{u s1ws v1s{ u1xx s1yu tw1wz
树皮 …¤µ® s1yx u1{x s1ws u1|x u1y| s1w{ |1vz
树根 •²²· t1vy w1vw s1v{ v1sz u1|w s1|w tt1yz
合计 ײ·¤¯ {1yz vw1s| u1y| ut1tx uz1tz z1yx |v1tv
314 速生阶段第 2代杉木人工林营养元素的生物循环
生物循环是指森林土壤和植物间养分元素的流动过程 o包括吸收 !存留和归还三个环节 o循环平衡
公式为 }吸收 €存留 n归还k⁄∏√¬ª±¨ ¤∏§ ετ αλqot|zwl ∀林分养分的归还包括凋落物的归还 !净降水淋洗
和树干茎流淋溶 ∀从表 x可看出 ox种元素的总归还量为 {|1w| ®ª#«°pu¤p t o其中凋落物归还的养分量
为 tz1wy ®ª#«°pu¤p t o略低于第 t代杉木林凋落物归还的养分量kt|1sv ®ª#«°pu¤p tlk潘维俦等 ot|{tl o
淋溶的养分量 zu1sw®ª#«°pu¤p t o是凋落物的 w倍多 o淋溶在养分循环中有着重要作用 o是研究中不能忽
视的一个环节 ∀各元素总归还量的排列顺序为 ≤¤ ‘ ª Ž ° o凋落物归还养分为 ≤¤ ‘ Ž ª
 ° o淋溶的养分量为 ≤¤ ª Ž ‘ °∀吸收量为 t{u1yu ®ª#«°pu¤p t o吸收量 ≤¤最高 o其次是 ‘!Žo
ªo°最低 ∀与养分含量的结果一起综合考虑来看 o≤¤!‘元素是制约杉木林生产力的重要元素 o也是判
断林地衰退的指标 ∀
采用养分利用系数 !循环系数和周转时间等生物循环指标k温肇穆等 ot||tl来分析杉木林养分循环
的特征 o周转时间为养分元素经历一个循环周期所需的时间 o由养分的总贮存量除以归还量 o养分利用
系数和循环系数分别为吸收量与现存量 !归还量与吸收量的比值 ∀
y 林 业 科 学 v{卷
表 5 速生阶段第 2 代杉木人工林营养元素的生物循环
Ταβ .5 Νυτριεντ βιολογιχαλ χψχλινγ ιν Χηινεσεφιρ πλαντατιον
项目 Œ·¨°¶ ‘ ° Ž ≤¤ ª 合计 ײ·¤¯
现存量 ≥·²µ¤ª¨ k®ª#«°pul vts1yt u{1ty t|v1tx uxu1xs zs1uv {xw1yx
吸收量 „¥¶²µ³·¬²± k®ª#«°pu¤p tl wy1ux v1ys u{1|x {w1wz t{1|z t{u1yu
归还量 • ·¨∏µ± k®ª#«°pu¤p tl tu1ty s1|t z1{s xz1vs tt1vu {|1w|
凋落物归还量 • ·¨∏µ± ²© ¬¯·¨µk®ª#«°pu¤p tl y1wv s1wu t1{u z1xs t1u{ tz1wy
淋溶归还量 • ·¨∏µ± ²©¯¨ ¤¦«k®ª#«°pu¤p tl x1zv s1w| x1|{ w|1{s ts1sw zu1sw
存留量 • ·¨¨±·¬²± k®ª#«°pu¤p tl vw1s| u1y| ut1tx uz1tz z1yx |v1tv
利用系数 ˜·¬¯¬½¤·¬²± ¦²¨©©¬¦¬¨±· s1tx s1tv s1tx s1vv s1uz s1ut
循环系数 ≤¼¦¯¬±ª¦²¨©©¬¦¬¨±· s1uy s1ux s1uz s1y{ s1ys s1w|
周转时间 ×∏µ±²√¨ µ³¨µ¬²§k¤l ux1xw vs1|w uw1zw w1wt y1us |1xx
表 x列出了各元素生物循环指标 o会同第 u代杉木林养分利用系数规律为 ≤¤ks1vvl  ªks1uzl 
Žks1txl € ‘ks1txl  °ks1tvl o大于会同 ut¤生杉木林的养分利用系数k‘s1ts o° s1tu oŽs1sz o≤¤s1ts o
ªs1s|lk冯宗炜等 ot|{xl ∀除 ≤¤和 ‘元素外 o其它元素的利用系数也大于广西 uw ∗ u{ ¤生杉木林的
养分利用系数k‘s1tx o° s1s{ oŽs1tu o≤¤s1us oªs1vxlk温肇穆等 ot||tl ∀养分元素的利用系数越小 o
林木对该元素的利用效率就越高k温肇穆等 ot||tl o可见会同第 u代杉木林的养分利用率有所下降 ∀
会同第 u代杉木林各元素的循环系数排列规律为 ≤¤ks1y{l  ªks1ysl  Žks1uzl  ‘ks1uxl  °
ks1uxl o小于广西 uw ∗ u{ ¤生杉木林的养分循环系数k‘s1{z o° s1zu oŽs1zv o≤¤s1zw oªs1|vlk温肇穆
等 ot||tl ∀除 ≤¤和 ª外 o其它元素也小于会同 ut ¤生杉木林的养分循环系数k‘s1wx o° s1w| oŽs1u| o
≤¤s1vx oªs1v|lk冯宗炜等 ot|{xl ∀第 u代杉木林养分循环速度下降 o不利于林地土壤养分的积累 ∀
第 u代杉木林各元素的周转时间大小顺序为 °kvs1|wl  ‘kux1xwl  Žkuw1zwl  ªky1usl  ≤¤
kw1wtl o大于广西 uw ∗ u{ ¤生杉木林的周转时间k‘z1x o° tz1t oŽtt1v o≤¤ y1z oªv1slk温肇穆等 o
t||tl ∀
由于同林龄的第 t代杉木林未计算淋溶归还量 o为了比较两代杉木养分循环的特性 o不考虑第 u代
养分循环中的淋溶量 o将两代杉木林的循环参数作一比较如图 u ∀从图 u可看出 o与第 t代相比 o除个别
元素外第 u代杉木林养分利用系数增加 o养分元素的利用效率下降 o循环速度降低 o周转时间较长 ∀
图 u 两代杉木人工林养分循环特点比较
ƒ¬ªqu ≤²°³¤µ¬¶²± ²©±∏·µ¬¨±·¦¼¦¯¬±ª¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¥¨·º¨ ±¨·º² ª¨ ±¨ µ¤·¬²±¶
τ 第 t代 ƒ¬µ¶·ª¨ ±¨ µ¤·¬²± υ 第 u代 ≥¨ ¦²±§ª¨ ±¨ µ¤·¬²±

w 结论
第 u代杉木林生态系统中各组分养分含量差异较大 o排列顺序为草本层 灌木层 树叶 树枝 
树皮 树根 树干 ∀树叶中为 ‘ ≤¤ Ž ª ° o灌木 !草本 !树干和树根中为 ‘ Ž ≤¤ ª °∀树
z 第 u期 项文化等 }第 u代杉木林速生阶段营养元素的空间分布特征和生物循环
枝中 ≤¤的含量丰富 o树皮中 Ž的含量丰富 ∀凋落物层养分元素含量的排列顺序为 ≤¤ ‘ Ž ª ° o
养分含量低于树枝和树叶 o反映了树叶和树枝在凋落前养分元素向林木体内迁移回收的现象 ∀土壤养
分元素含量排列顺序为 Ž ª ‘ ≤¤ °∀土壤与杉木之间养分的迁移情况为杉木富集 ‘!° !≤¤v
种元素 oŽ!ª则相反 o土壤中含量较高 ∀
与第 t代相比 o第 u代杉木林中土壤 Ž!°的含量高 o而 ‘!≤¤!ªv种养分元素含量低 o这 v种元素
可能对杉木林的养分元素动态和森林生产力有着较大作用 ∀与土壤养分元素含量相反 o第 u代杉木针
叶中 ‘!≤¤含量比第 t代高 o可能是杉木对土壤中 ‘!≤¤!ª养分元素减少造成环境胁迫的适应 ∀
第 u代杉木中 x种元素积累总量为 {xw1yx ®ª#«°pu o仅占整个生态系统养分总贮存量的 s1v{ h o是
第 t代积累量kxzv1ts ®ª#«°pul的 t1x倍 ∀第 u代杉木生产 t·干物质所需养分量为 tt1yu ®ªo第 t代为
|1tt ®ªo这是多代连栽造成地力衰退的一个信号 ∀林冠枝叶与树皮养分积累量占林木总积累量的
zx h o因此杉木林的采伐利用应仅取走树干而在林地中留下其它部分 o让其分解使养分元素归还给土
壤 ∀草本层 !灌木层与凋落物层 v者的养分积累量为 {{1tv ®ª#«°pu o占整个生态系统的 s1sw h o为杉木
的 ts1vt h o比例较小 o但仍是重要的养分库 ∀
杉木中养分元素的年积累量为 |v1tv ®ª#«°pu¤p t o略高于第 t代杉木林的养分年积累量 o低于江西
杉木林的养分平均年积累量 ∀总归还量为 {|1w| ®ª#«°pu¤p t o其中凋落物归还的为 tz1wy ®ª#«°pu¤pt o
略低于第 t代杉木林凋落物归还的养分量kt|1sv ®ª#«°pu¤p tl o淋溶的养分量 zu1sw ®ª#«°pu¤pt o是凋落
物的 w倍多 o淋溶在养分循环中有着重要作用 ∀吸收量为 t{u1yu ®ª#«°pu¤p t ∀
与第 t代相比 o第 u代杉木林养分利用系数增大 o养分元素的利用效率下降 o循环系数减小 o循环速
度减慢 o养分周转时间长 o不利于林地土壤养分的积累 ∀
参 考 文 献
冯宗炜 o陈楚莹 o王开平等 q亚热带杉木纯林生态系统中营养元素的积累 !分配和循环的研究 q植物生态学与地植物学丛刊 ot|{x o|
kwl }uwx ∗ uxy
聂道平 q不同立地杉木人工林生产力和养分循环的比较 q中国森林生态系统定位研究k林业部科技司编l q哈尔滨 }东北林业大学出版社 o
t||w otuv ∗ tvw
潘维俦 o田大伦 o李利村等 q杉木人工林养分循环的研究 }k一l不同生育阶段杉木林的产量结构和养分动态 q中南林学院学报 ot|{t ot
ktl }t ∗ ut
潘维俦 o田大伦 o雷志星等 q杉木人工林养分循环的研究 }k二l丘陵区速生杉木林的养分含量 !积累速率和生物循环 q中南林学院学报 o
t|{v ovktl }t ∗ tz
温肇穆 o梁宏温 o黎 跃 q杉木成熟林乔木层营养元素生物循环的研究 q植物生态学与地植物学报 ot||t otxktl }vy ∗ wx
中国林学会森林生态学分会 o杉木人工林集约栽培研究专题组编著 q人工林地力衰退研究 q北京 }中国科学技术出版社 ot||u ot
⁄∏√¬ª±¨ ¤∏§° o⁄¨ ±¤¨ ¼¨ µ2⁄¨ ≥°¨ ·≥ q温带落叶林矿质元素的生物循环 q植物生态学译丛ktl1 北京 }科学出版社 ot|zw
k上接第 t页l
品种定向培育 !林木良种快繁 !濒危珍稀动植物繁殖等方面的应用研究 o集中抓好一批与林业经济结构
调整密切相关的林业新材料技术研究开发 o加强林业信息技术及其产业化研究开发 ~八是实施林业质量
技术标准科技行动 o建立以基地建设和产品为龙头的林业质量标准体系 o加强质量监督 o开展森林植物
新品种保护和森林认证工作 ∀建立一个体系 o即建立林业科技创新体系 o重点是建设林业生产力促进中
心等七个科技开发和创新服务中心以及武夷山森林生态定位观测站等三个生态定位观测站 ∀夯实三个
基础 o即加强/数字林业0基础建设 o加强南方山地用材林开放性重点实验室 !省森林培育与林产品加工
利用重点实验室等重点学科基础建设 o加强林业科技队伍基础建设 ∀
为了使上述行动落到实处 o我们将加大对科技工作的支持力度 o通过转变观念 o加强领导 o健全组
织 o增加投入 o调整政策 o进一步完善人才培养 !使用和激励机制 o扩大对外科技交流与合作 o大胆借鉴吸
收国外先进林业科技成果和管理经验 o尤其要发挥我省对台的地缘优势 o积极引进先进林业实用技术 o
努力为林业科技大发展创造良好的外部环境 o使科技进步真正成为推动林业现代化建设的强大动力 ∀
{ 林 业 科 学 v{卷