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Research on nitrogen reserves of rubber forest ecosystem in Danzhou of Hainan Island

海南岛儋州橡胶林生态系统氮储量研究



全 文 :广 西 植 物 Guihaia Sept.2013,33 (5):633-639        http://journal.gxzw.gxib.cn 
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2013.05.009
范美莉,王旭,吴志祥,等.海南岛儋州橡胶林生态系统氮储量研究 [J].广西植物,2013,33 (5):633-639
Fan ML,Wang X,Wu ZX,et al.Research on nitrogen reserves of rubber forest ecosystem in Danzhou of Hainan Island[J].Guihaia,2013,33 (5):
633-639
海南岛儋州橡胶林生态系统氮储量研究
范美莉1,王 旭1,2*,吴志祥3,4,陈德祥5,杨 锋6
(1.海南大学 环境与植物保护学院,海口570228;2.海南低硕经济与产业技术研究院,海口570228;3.农业部儋州
热带农业资源与生态环境重点野外科学观测试验站,海南 儋州571737;4.中国热带农业科学院 橡胶研究所
农业部橡胶树生物学重点开放实验室,海南 儋州571737;5.中国林业科学研究院 热带林业,
研究所,广州510520;6.海南大学 农学院,海南 儋州571737)
摘 要:生态系统N储量是由乔木层、林下植被层、凋落物层和土壤层N储量组成的。对海南岛儋州6个
龄级 (5、10、15、20、25、30a)的橡胶林进行调查采样,并进行室内测试分析得出N含量,计算得出各
个层次的N储量和生态系统总N储量。结果表明:(1)儋州一代和二代橡胶林土壤N含量和储量均随着土
壤层次的增加而减少,橡胶林土壤N含量和储量均表现为0~20cm内一代小于二代,20~40cm内两代相
差不大,40cm以下一代均明显大于二代; (2)儋州橡胶林生态系统总 N储量范围为5.30~8.53t·
hm-2,平均为6.447t·hm-2,其中土壤 N储量5.727t·hm-2,植物 (包括乔木和林下植被)N储量
为0.694t·hm-2,凋落物N储量0.026t·hm-2;土壤N储量所占比例最大 (88.83%),是橡胶林生态
系统N储量最主要的组成部分。说明海南岛儋州橡胶林土壤总体处于缺氮状态,有必要增施氮肥或复
合肥。
关键词:橡胶林;生态系统;全氮;储量;分布规律
中图分类号:Q948  文献标识码:A  文章编号:1000-3142(2013)05-0633-07
Research on nitrogen reserves of rubber forest
ecosystem in Danzhou of Hainan Island
FAN Mei-Li 1,WANG Xu1,2*,WU Zhi-Xiang3,4,
CHEN De-Xiang 5,YANG Feng6
(1.College of Environment and Plant Protection,Hainan University Haikou 570228,China;2.Hainan Institute for Low-
Carbon Development,Haikou 570228,China;3.Danzhou Key Field Station of Observation and Research for Tropical
Agricultural Resources and Environments Ministry of Agriculture,Danzhou 571737,China;4.Key Laboratory for
Rubber Tree Biology Rubber Research Institute,Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences & Ministry
of Agriculture,Danzhou 571737,China;5.Research Institute of Tropical Forestry,Chinese Academy of
Forestry,Guangzhou 510520,China;6.College of Agriculture,Hainan University,Haikou 570228,China)
Abstract:Rubber forest ecosystem are consisted of the arborous layer,the understory layer,litter layer and soil lay-
er.The rubber forest in Danzhou of Hainan Island was divided into six age levels,which were investigated by sam-
pling,the nitrogen content indoor was tested and analyzed,and then nitrogen reserves of each layer and ecosystem
could be gained.The results were as folows:(1)The soil N contents and reserves of the first generation and second
收稿日期:2012-10-10  修回日期:2012-12-27
基金项目:农业部儋州热带农业资源与生态环境重点野外科学观测试验站开放课题基金 (DKFS0903);中国林业科学研究院热带林业研究所
重点专项 (2007-1/03);海南大学科技基金 (hd09xm50);中国科学院战略性先导科技专项 (XDA05050200)
作者简介:范美莉 (1986-),女,江西吉安县人,硕士,主要研究方向为热带林生态学,(E-mail)fanmeili119@163.com。
*通讯作者:王旭,博士,硕士生导师,主要研究方向为热带林生态学,(E-mail)75194718@qq.com。
generation rubber plantation in Danzhou al decreased with the increase of soil layer.Those of the first generation
were less than the second in 0-20cm,and these of the first and second generations were almost the same in 20-40
cm,these of the first generation were significantly more than the second under 40cm;(2)The range of nitrogen
stock of rubber plantation ecosystem in Hainan Danzhou was 5.30-8.53t·hm-2,the average was 6.447t·
hm-2,thereinto,the soil was 5.727t·hm-2,the vegetation(include arbor and understory)was 0.694t·hm-2,
the litter was 0.026t·hm-2;the soil’s nitrogen stock account for the most,reached to 88.83%,and it was the
main part of rubber plantation ecosystem’s nitrogen stock.The soil of rubber plantations in Danzhou was under the
condition of lacking N colectively,it was necessary to fertilize with N or compound fertility.
Key words:rubber forest;ecosystem;total nitrogen;reserves;distribution rule
  橡胶树 (Hevea brasiliensis)原产于巴西亚马
逊河流域的热带丛林,它是经济效益高的热带经济
作物,也是海南目前种植面积最大的热带高效农
业。N是植物生长必需营养元素,是限制农业生
态系统生产的重要因素 (周卫军等,2003)。它对
橡胶树的营养生长和产胶具有重要的作用,橡胶树
施N肥过多过少,不仅会对胶树生长、光合作用、
胶乳养分含量以及其他营养元素的丰缺度造成不同
程度的影响 (华南热带作物研究院,1981;罗世楷
等,1986),而且可能导致地下水体硝酸盐含量过
高而影响人体健康 (张云贵等,2005)。N素营养
状况很大程度上影响了橡胶林的生产力 (赵春梅
等,2009),特别是胶乳的质量。目前,土壤N素
及其影响因素已成为全球气候变化问题研究的热点
之一 (李贵才等,2001)。
国外对陆地土壤N库研究起步较早,Post et al.
(1985)按照不同生物带比较全面的估算了全球各种生
态系统类型的土壤碳N密度和含量。国内有关橡胶林
生态系统养分循环各组分的研究内容较为详细,大多集
中在养分元素的分配、积累、归还、流失以及养分平衡
方面,N素在这些方面的研究已比较成熟 (周再知等,
1997;赵春梅等,2008)。目前国内对土壤N (李贵才
等,2001;孟盈等,2001;苏波等,2002;周志华等,
2004;许泉等,2006)、橡胶林 N循环 (曹建华等,
2009;赵春梅等,2009)、橡胶林土壤N (池富旺等,
2009;王博等,2009;吴志祥等,2009;张敏等,2009)
研究比较多,但是对橡胶林N库及各龄级生态系统的
研究较少。
本研究针对海南岛儋州6个样地橡胶林生态系
统进行了N储量及分布规律的研究,研究结果有
利于增加人们对橡胶林 N元素分布规律的认识,
指导人们合理进行 N 素施肥,提高橡胶生产力。
同时对于研究热带地区主要人工林生态系统 N循
环具有特殊的意义。
1 材料与方法
1.1样地概况
儋州市位于海南省西北部,108°56′~109°46′
E,19°11′~19°52′N,是海南橡胶的主要种植区
域,属典型热带海岛季风气候区,一年分干湿两
季,5~10月是湿季,11月至翌年4月是干季,干
湿季节明显。年均气温21.5~28.5℃,全年日
平均气温≥10℃的积温为8 500~9 100℃;太阳
辐射116kcal·cm-2,年平均日照时数2 100h;年
均降雨量为1 500~1 900mm,是海南受台风影响
最小的区域 (曾昭璇等,1989);年平均相对湿度
83%,常风年均风速 (2.0~2.5)m·s-1。调查样
地土壤为花岗岩砖红壤,土层厚度约100cm,多为
砂粘壤土,pH 值4.5~5.5,有机质含量中等,
富钾而缺磷 (吴志祥等,2009)。每个样地设置3个
重复,试验区地势比较平坦,为单一人工群落,群
落结构简单,林下以当年生草本植物,乔本科草本
植物居多,极少见灌木。
1.2样地设置
样地设置在同一林分内,每个林龄的橡胶林3个
重复,样地面积为1 200m2 (30m×40m)。样地设置
原则:在儋州选取不同样地 (橡胶更新周期约为30a,
按5、10、15、20、25、30a样地进行调查研究)、海
拔、坡度、坡向,并选取该地区种植面积较广的两个橡
胶树品系。对这6个胶林进行调查采样分析具有典型的
代表性,能基本反映儋州橡胶林生态系统的氮储量。调
查样地基本情况:地点、植被类型、林龄、品系、地理
坐标、海拔、坡向、坡度、坡位等,并记录。
1.3材料采集
1.3.1乔木调查 乔木是由橡胶林内的橡胶树组成,对
1 200m2样地内的所有乔木胸径 (D)、树高 (H)、枝下
高、树冠冠幅、生长状况等进行测量,并记载于样地
436 广 西 植 物                  33卷
表1  儋州采样点样地基本概况
Table 1 Basic situation of sampling sites in Danzhou
样地地点Site
代数
Generation
林龄
Age(a)
品系
Species
地理坐标
Coordinate
海拔
Altitude(m)
株行距
Row distance(m)
树高
Height(m)
胸径
DBH (cm)
儋州西华农场13队 二代 5 PR107  19°30′45.1″N,
109°21′29.6″E
114  6×3  5.75  9.09
儋州西庆农场1队 二代 10  73397  19°31′10.3″N,
109°29′12.2″E
133  6×3.2  11.71  15.34
儋州西联农场赤卫队 二代 15 PR107  19°34′33.3″N,
109°33′31.1″E
108  6×2  12.39  17.85
儋州两院沙田 一代 20  73397  19°30′30.8″N,
109°29′47.9″E
124  8×2.6  12.64  20.43
儋州西联农场洛南分队
八一站
一代 25 PR107  19°33′58.2″N,
109°31′24.1″E
103  8×2  14.80  22.43
儋州南辰农场六队 一代 30 PR107  19°30′00.5″N,
109°30′24.9″E
129  9×2.2  16.47  20.65
调查表中,胸径和树高用来计算乔木生物量。
1.3.2林下植被调查采集 由于橡胶林受人为干
扰极强,所以林内植被结构比较简单,大多为草本
植物,灌木极少,所以只对地上草本和地下草本及
根系进行调查采样。林下植被采集采用每个样地调
查3个1m×1m小样方的方法,即3个重复,记
载植物种名、高度、盖度等参数,然后将每个小样
方内的植被全部挖取,分地上、地下部分分别称鲜
重并记录,经105℃杀青烘干后得生物量。
1.3.3凋落物收集 在每个样地内布设3个1m×
1m的小样方,即3个重复,用塑料袋收集小样方内
的所有凋落物 (根据项目合同书:凋落物调查技术方
案及LY/T 1211-1999森林植物 (包括森林枯枝落叶
层)样品的采集与制备 (即GB/T 7831-1987),文中
凋落物指未分解或半分解的枯枝落叶层),并立即称
重,取部分85℃烘干后换算出现存量。
1.3.4土样采集 选择合适土壤剖面的位置,避开
肥坑和施肥点,以向阳面作为观察面,相同年龄的3
块样地中分别挖取1.0m×1.5m (或1.0m×2.
0m)的长方形上坑,挖出的土放于向阴面或两侧,
以便观察剖面特征和采样。将土壤分为五个层次:0
~20、20~40、40~60、60~80和80~100cm,每层
采集约1kg土,装袋,风干后分别过筛,用于全氮含
量的测定。同时用环刀在每个层次的中间各打3钻,
即3个重复,用于测定土壤容重。
1.4分析测定方法
1.4.1植物样品分析测定方法 橡胶林植被及凋
落物植物样品经过风干后放到恒温干燥箱85℃烘干
至恒重,密封或稍后磨碎、过筛等制样处理,而后
进行全N含量的分析。含量分析时均采用隔5重复
一次的方法。橡胶林植物及凋落物植物样品全N测
定采用凯氏法 (LY/T 1269-1999:中华人民共和国
林业行业标准森林植物与森林凋落物层全 N的测
定)。
1.4.2土壤样品分析测定方法 将环刀样品带回
实验室,采用烘干法测定土壤的含水量,含水量为
质量百分比,计算土壤容重。含量分析时均采用隔
5重复一次的方法。
土壤全 N 测定采用半微量凯式法 (LY/T
1228-1999:中华人民共和国林业行业标准森林土
壤全N的测定)。土壤中的全N在硫酸铜、硫酸钾
与硒粉的存在下,用浓硫酸消煮,使转变为硫酸
铵,然后用氢氧化钠碱化,加热蒸馏出N,经硼酸
吸收,用标准酸滴定其含量。
1.5全N计算方法
橡胶林土壤 N库类似于森林土壤碳库的估计
方法 (方精云等,1996),土壤N库储量计算公式
如下:TN=∑CiRiDiSi (1-Gi)×10000/Si
式中,TN 为土壤 N贮量 (t·hm-2);Ci为
第i层土壤的有机N含量 (g·kg-1);Ri为第i层
土壤容重 (g·m-3);Di为第i层土层厚度 (m);
Si为面积 (m2);Gi为第i层土体中的砾石含量
系数。
林下植被N贮量采用测定生物量来估算其 N
贮量,凋落物采用测定现存量估算其N贮量。
乔木层生物量根据周再知等 (1995)的研究结
果,用其乔木层生物量的数学模型,估算乔木层各
部分及总生物量。以此估算各部分的 N储量,得
出乔木层总的N储量。
1.6数据分析与处理
原始数据的合成、统计计算以及图表制作使用
Microsoft Excel 2003软件处理;方差分析和差异
5365期          范美莉等:海南岛儋州橡胶林生态系统氮储量研究
性显著分析 (Duncan法多重比较)采用统计分析
系统软件SAS 9.1处理。
2 结果与分析
2.1不同种植年限土壤N贮量
2.1.1不同土层土壤容重 土壤容重是土壤物理
性质的一个重要指标,容重大小反映出土壤透水
性、通气性和根系伸展时的阻力状况 (北京林学院,
1982;吴志祥等,2009)。由表2可知,土壤容重基本
一致,变化范围为1.35~1.57g·cm-3。
2.1.2不同种植年限土层N含量和储量 由表3
可知:儋州一代和二代橡胶林土壤N含量和储量均
随着土壤层次的增加而减少。橡胶林土壤N含量和
表2 样地 (林龄)各层次土壤容重 (g·cm-3)
Table 2 Soil bulk density of sites
土壤层次Soil layer(cm) 5a 10a 15a 20a 25a 30a
0~20  1.35±0.075  1.47±0.055  1.39±0.078  1.40±0.046  1.49±0.082  1.46±0.082
20~40  1.53±0.086  1.51±0.057  1.48±0.082  1.45±0.060  1.60±0.096  1.48±0.057
40~60  1.52±0.074  1.46±0.058  1.54±0.066  1.38±0.077  1.57±0.070  1.44±0.086
60~80  1.49±0.030  1.43±0.042  1.57±0.076  1.35±0.056  1.54±0.058  1.38±0.073
80~100  1.49±0.028  1.39±0.048  1.65±0.139  1.34±0.035  1.51±0.045  1.37±0.090
 注:‘±’后的数据是标准差。下同。
 Note:Data behind‘±’is SE,the letter behind‘±’is significantly different.The same below.
储量均表现为0~20cm内一代小于二代,20~40
cm内两代相差不大,40cm以下一代均明显大于
二代。由于种植橡胶树会消耗土壤中大量的 N元
素,按照常规种植年限越长,土壤的 N含量和储
量均越少,而0~20cm的却表现出种植年限越长,
N含量和储量却越大,这可能是因为本研究项目
中二代均为林龄较小的橡胶林,是大量施肥的时
期,且更新后大量枯枝落叶腐烂分解积累有机质
(特别是5年的幼林,林下植被不被人为清理,更
利于有机质的积累),使得表层土壤N元素也异常
丰富,雨水的淋溶作用也使20~40cm 内二代 N
含量和储量相差不大。
表3 不同种植年限土层N含量和储量
Table 3 Soil N content and storage of different generations
土壤层次
Soil layer
(cm)
一代N含量
FG N content
(g·kg-1)
二代N含量
SG N content
(g·kg-1)
一代N储量
FG N reserves
(t·hm-2)
二代N储量
SG N reserves
(t·hm-2)
一代N储量贡献率
FG contribution rate
(%)
二代N储量贡献率
SG contribution rate
(%)
0~20  0.470±0.049  0.536±0.238  1.34±0.17  1.51±0.64  22.58  27.35
20~40  0.393±0.109  0.383±0.045  1.16±0.37  1.17±0.10  19.52  21.14
40~60  0.433±0.205  0.297±0.072  1.26±0.67  0.89±0.19  21.27  16.06
60~80  0.403±0.040  0.336±0.066  1.16±0.18  1.00±0.13  19.54  18.11
80~100  0.352±0.060  0.305±0.024  1.01±0.20  0.96±0.20  17.06  17.33
 注:FG表示一代;SG表示二代。
 Note:FG stands for the first generation;SG stands for the second generation.
2.2植被生物量
由表4可知,除儋州南辰农场六队的30a胶林
乔木生物量有所下降外,其余胶林乔木生物量随着
样地 (林龄)的增加而增加。不同样地 (林龄)乔
木生物量之间均差异显著与极显著。不同样地 (林
龄)林下植被生物量表现为儋州西华农场13队的5
a胶林最小,儋州南辰农场六队的30a胶林最大,
变化范围为0.49~2.42t·hm-2;不同样地 (林
龄)凋落物生物量表现为儋州西联农场洛南分队八
一站的25a胶林显著大于其余样地,变化范围为0.
80~2.93t·hm-2,无明显变化规律。林下植被不
同样地 (林龄)之间大多差异显著与极显著,除5
~15a之间,20~25a之间外;凋落物不同样地
(林龄)之间大多差异不显著,仅25a与其他的都差
异显著与极显著。
2.3不同样地橡胶林生态系统N储量
由表5可知,土壤氮储量在不同样地 (林龄)
之间的分布无明显规律性,变化范围为4.60~7.
61t·hm-2,只有儋州两院沙田的20a胶林与儋州
西联农场洛南分队八一站的25a胶林之间土壤氮储
量差异显著,其余均不显著。除儋州南辰农场六队的
30a胶林乔木N储量有所下降外,其余胶林乔木N
储量随着样地 (林龄)的增加而增加。不同样地 (林
636 广 西 植 物                  33卷
表4 不同样地 (林龄)植被生物量 (t·hm-2)
Table 4 Biomass of different sites
样地地点Site
林龄 Age
(a)
乔木生物量
Arbor biomass
林下生物量
Understory biomass
凋落物生物量
Litters biomass
儋州西华农场13队 5  16.55±2.86Ee  2.42±0.95Aa  1.90±0.32Bab
儋州西庆农场1队 10  56.65±4.07Dd  1.69±0.18ABab  1.17±0.26Bb
儋州西联农场赤卫队 15  111.93±3.28Cc  2.06±0.34ABa  0.80±0.40Bb
儋州两院沙田 20  121.64±3.27Bb  1.21±0.59BCab  1.47±0.34Bab
儋州西联农场洛南分队八一站 25  162.57±0.83Aa  1.19±0.16BCab  2.93±1.20Aa
儋州南辰农场六队 30  107.17±0.97Cc  0.49±0.29Cb  0.93±0.27Bb
 注:同列中不同大写字母表示差异显著,不同小写字母表示差异极显著。下同。
 Note:Different big letters mean significant differences within the same column,different smal letters mean baly significant differences within the same column.
The same below.
龄)林下植被和凋落物 N 储量变化幅度均较小,
其数值大小排列顺序分别与其生物量一致。不同样
地 (林龄)乔木氮储量之间均差异显著与极显著。
除儋州西联农场赤卫队的15a胶林外,不同样地
(林龄)林下植被氮储量大致随着样地 (林龄)的
增加而减少,大多差异显著与极显著,除5a与15
a之间,20与25a之间外,变化范围为0.10~0.
54t·hm-2。与其他植被氮储量不同的是,凋落物
氮储量无明显变化规律,不同样地 (林龄)之间大
多差异不显著,只有25a与其他的都差异显著与
极显著。
表5 橡胶林生态系统N储量 (t·hm-2)
Table 5 N reserves of rubber plantation ecosystem
样地地点Site
林龄
Age(a)
土壤N储量
Soil reserve
乔木N储量
Arbor reserve
林下N储量
Understory reserve
凋落物N储量
Litter reserve
总N储量
Total reserve
儋州西华农场13队 5  4.66±0.173ABa0.069±0.028Fe 0.54±0.21Aa0.033±0.0081Bb5.30±0.22Dd
儋州西庆农场1队 10  5.45±0.255ABa0.228±0.063Ed0.37±0.03ABab0.018±0.0044Bb6.07±0.03Cc
儋州西联农场赤卫队 15  6.47±0.516ABa0.442±0.088Cc0.41±0.07ABab0.017±0.0094Bb7.34±0.08Bb
儋州两院沙田 20  4.60±0.201Ba0.478±0.170Bb0.24±0.13BCab0.026±0.0140Bb5.34±0.13Dd
儋州西联农场洛南分队八一站 25  7.61±0.288Aa0.635±0.188Aa0.23±0.03BCb0.050±0.0212Aa8.53±0.04Aa
儋州南辰农场六队 30  5.57±0.168ABa0.420±0.179Dc 0.10±0.06Cb0.014±0.0051Bb6.10±0.06Cc
图1 不同样地 (林龄)橡胶林土壤及生态系统N储量
Fig.1 N reseres of soil and ecosystem of rubber
plantations in different sites(ages)
  由图1、图2可知,儋州不同样地 (林龄)橡
胶林土壤N储量和生态系统总 N储量变化曲线均
呈 “双峰”趋势;乔木层 N 储量呈现出 “单峰”
趋势,除30a龄林外,其它林的乔木层 N储量随
着样地 (林龄)的增加而增加;林下植被层 N储
图2 不同样地 (林龄)橡胶林乔木层、林下
植被和凋落物N储量
Fig.2 N reseres of arbor layer,understory and litters of
rubber plantations in different sites(ages)
量表现出与样地 (林龄)、乔木层相反的关系,整个
变化曲线是随着样地 (林龄)的增加而下降的;凋落
物层N储量呈现先下降再上升再下降的变化曲线。
由表6可知,儋州橡胶林生态系统总 N储量
7365期          范美莉等:海南岛儋州橡胶林生态系统氮储量研究
为6.447t·hm-2,其中土壤 N储量5.727t·
hm-2,植物 (包括乔木和林下植被)N储量为0.
694t·hm-2,凋落物 N储量0.026t·hm-2。土
壤N储量所占比例最大,比例范围86%~91%,平
均比例为88.83%;植物占10.76%;土壤和植物累
计贡献率为99.59%;凋落物层N储量所占比例微乎
其微,几乎可以忽略不计。由上可知,土壤N储量是
橡胶林生态系统N储量最主要的组成部分。
表6 橡胶林系统不同层次N储量及所占百分比
Table 6 N storage and percent of different layers
of rubber ecosystem(t·hm-2)
各层次Layer N
储量
N reserve
合计
Total
贡献率
Contribution
rate
(%)
累计贡献率
Accumulative
contribution
rate(%)
土壤Soil  5.727
乔木 Arbor  0.379
林下植被Understory 0.315
凋落物Litter  0.026
6.447
88.83  88.83
5.86  94.69
4.90  99.59
0.41  100
3 结论与讨论
3.1不同种植年限土壤N贮量
不同 土 层 土 壤 容 重 基 本 一 致,变 化 范 围
为1.35~1.57g·cm-3。儋州一代和二代橡胶林
土壤N储量均随土壤层次的增加而减少,介于0.
99~1.43t·hm-2 之间,这与前人研究结果一致
(张伟等,2009;吴志祥等,2011)。各土层 N储
量所占比例为17.06%~27.35%,0~40cm深
土壤占42.10%~48.49%,0~60cm深土壤占
63.37%~64.55%,这与海南霸王岭热带山地雨
林 (原始林0~30cm深土壤 N 储量占52.5% ,
0~50cm 深N 储量占73.8%,其中土壤深度为
100cm)研究结果 (骆土寿等,2000)相比所占
比例均较小。可能是因为原始林凋落物较多且林下
植被丰富,林郁闭度大有利于保水保肥,从而积累
有机质,使得原始林浅层氮储量比例均比人工橡胶
林的大。一代和二代表层土 (0~20cm)N含量
最大分别为0.470、0.536g·kg-1,均小于自然
植被土壤N含量 (0.93g·kg-1),并严重低于橡胶
树正常生长土壤全N含量 (0~20cm土层)建议值
(0.8~1.4g·kg-1)(何康等,1987),说明海南岛
儋州橡胶林土壤氮元素表现出较缺乏的状态。
3.2植被生物量
除儋州南辰农场六队的30a胶林乔木生物量
有所下降外,其余胶林乔木生物量随着样地 (林
龄)的增加而增加。这与自然规律是相符的,植物
随着生长发育重量增加,到衰落期时各器官萎缩退
化,重量减少。橡胶树分为5个龄级:幼龄林、中
龄林、近熟林、成熟林、过熟林 (根据2005年海
南省林业局公布的 《海南省重点公益林区划界定实
施细则》中生态公益林龄组划分标准划分),25a
林为成熟林,在此之前树一直在生长,光合作用占
主导,生物量一直增加,而乔木层的N储量与生物量
是成正比关系的,所以25年前N储量均呈上升趋势;
30a林为过熟林,各个器官组织逐渐衰老,生物量减
少,所以30a胶林反而呈下降趋势。不同样地 (林
龄)乔木生物量之间均差异显著与极显著。
不同样地 (林龄)林下植被生物量表现为儋州
西华农场13队的5a胶林最小,儋州南辰农场六
队的30a胶林最大,变化范围为0.49~2.42t
·hm-2;不同样地 (林龄)凋落物生物量变化范围
为0.80~2.93t·hm-2,无明显变化规律,与凋
落物的积累程度和分解速度有关。林下植被不同样
地 (林龄)之间大多差异显著与极显著,除5~15
a之间,20~25a之间外;凋落物不同样地 (林
龄)之间大多差异不显著,只有25年与其他的都
差异显著与极显著。
3.3不同样地橡胶林生态系统N储量
3.3.1不同样地橡胶林植被N储量 除儋州南辰
农场六队的30a胶林乔木N储量有所下降外,其余
胶林乔木N储量随着样地 (林龄)的增加而增加,变
化范围为0.069~0.635t·hm-2,平均为0.379t·
hm-2。与赵春梅等 (2009)的研究结果 (海南儋州地
区胶树N素现存量的平均值为0.58t·hm-2)相比
小0.201t·hm-2,可能由于橡胶林样地 (林龄)的
不同,赵春梅等研究的是4、6、8、14、17、19、22、
24a的橡胶林,不包含老林,使得数据偏高。
不同样地 (林龄)林下植被和凋落物 N储量
变化幅度均较小,其数值大小排列顺序分别与其生
物量一致。不同样地 (林龄)乔木氮储量之间均差
异显著与极显著。除儋州西联农场赤卫队的15a
胶林外,不同样地 (林龄)林下植被氮储量大致随
着样地 (林龄)的增加而减少。橡胶林在开割 (大
约7a开割)后,林下植被几乎就会被清理干净,
随着样地 (林龄)的增加,林内郁闭度增加和植被
的定时清理,使得林下植被 N储量随着样地 (林
龄)增加反而下降,所以这可能与橡胶林人为干扰
强有关。儋州南辰农场六队的30a胶林凋落物氮储量
突然降至最低点,可能与更新期人为收集有关,如填
836 广 西 植 物                  33卷
埋做肥坑、人为收集枯枝落叶和乔木等用作柴火。
与其他植被氮储量不同的是,凋落物氮储量无
明显变化规律,不同样地 (林龄)间大多差异不显
著,只有儋州西联农场洛南分队八一站的25a胶
林与其他的都差异显著与极显著。变化范围为0.
014~0.033t·hm-2,平均为0.026t·hm-2,与赵
春梅等 (2009)的研究结果 (海南儋州地区凋落物N
素现存量的平均值为0.063t·hm-2)相比小0.037
t·hm-2,这可能与采样时间、样地的经营管理方式
(除草、堆肥)和采样地点等的不同有关。N储量与
样地 (林龄)之间曲线变化不定,无关系及规律可
循,可能与凋落物人为干扰性强有关。
3.3.2不同样地橡胶林土壤 N储量 不同样地
(林龄)橡胶林土壤氮储量呈 “双峰”趋势,在不同
样地 (林龄)之间的分布无明显的规律性,变化范
围为4.60~7.61t·hm-2,平均5.73t·hm-2,
只有20与25a土壤氮储量差异显著,其余均不显
著。不同土层0~40cm氮储量为2.59t·hm-2,与
赵春梅等 (2009)的研究结果 (海南儋州地区土壤
层0~40cm N素现存量的平均值为3.07t·hm-2)
相比小0.48t·hm-2,可能由于以下原因造成的:
①橡胶林样地 (林龄)的不同,赵春梅等研究的是
4、6、8、14、17、19、22、24a的橡胶林;②采样
点和时间的不同;③采样方法的不同,赵春梅等的
研究方法是采集5~10个样点,混合各样点各层土
样,用四分法取部分混合土样做分析,而本文中的
土样采集方法是分别采样分别分析,所以可能更准
确一些。与海南霸王岭热带山地雨林 (原始林土壤
100cm深N储量9.58t·hm-2)研究结果 (骆土寿
等,2000)相比小3.85t·hm-2,这可能是因为原
始林凋落物较多且林下植被丰富,使得土壤氮素养
分归还较多,土壤氮素含量较高。由土壤N储量计
算公式可以看出,土壤N储量与土壤N含量成正比
关系,15~20a此时的产胶量比较大,从土壤中吸收
的N元素比较大,所以20a土壤N储量反而下降了,
25a橡胶林由于林子逐渐衰老,枝干叶凋落增加,根
逐渐腐烂,加大了土壤养分归还,进而N储量有所增
加,30a林子进入衰老状态,曲线再次下滑。这可能
与土壤有机质含量、微生物活动、环境因子、土壤呼
吸、土壤N矿化速率等有关 (赵春梅等,2009)。
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Research headway of rubber’s Nitrogen(橡胶林N素研究进
(下转第678页Continue on page 678)
9365期          范美莉等:海南岛儋州橡胶林生态系统氮储量研究
束分裂”现象的一种早前期表现形式?这些都需要
引起重视,进行进一步的研究与探讨。
致谢 感谢韩榕教授的指导,感谢山西师范大
学分子细胞研究室提供的便利条件。
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