本文主要讨论武夷山黄山松群落的钾、钠累积和循环。测定结果表明:(1)群落现存量中钾、钠的库量分别为35.876g/m~2和2.637g/m~2,其中地上部分为19.944g/m~2(占总库量的55.59％)和1.817g/m~2(占68.90％);地下部分别为15.932g/m~2(占44.41％)和0.820g/m~2(占31.10％);(2)在钾、钠的生物循环中,年吸收量分别为2.230g/m~2·a和0.136g/m~2·a;年存留量分别为2.230g/m~2·a和0.036g/m~2·a;(3)钾的周转期55年,钠的周转期75年,钾的周转比钠快;(4)钾的富集率为1.160,说明该群落中林木仍在对钾吸收累积;而钠的富集率为0.929,说明了在该群落中林木对钠不再累积

刘初钿

李振基

杨志伟

林益明

林鹏

金昌善

Xiamen University Institutional Repository

绝 卷年 月武 交 科 学  福建武夷山黄山松群落的钾、钠累积与循环林 鹏 林益明 李振基 杨志伟厦门大学生物系,厦门  刘初锢 金昌善武夷 山 自然保护 区管理局,武夷山摘要 本文主要讨论武夷山黄山松群落的钾、钠累积和循环。测定结果表明 群落现存量中钾、钠的库量分别为,和, ,其中地上部分为,占总库量的 和,占地下部分别为,占 和,占 在钾、钠的生物循环 中,年吸收量分别为· ·和·,·年存留量分别为·和  ,·钾的周转期 年,钠的周转期 年,钾的周转比钠快 钾的富集率为,说明该群落中林木仍在对钾吸收累积而钠的富集率为,说明了在该群落中林木对钠不再累积。关性词 黄山松 钾钠元素 生物循环 武夷山黄山松 为我国特有树种,并为东部亚热带中山地区的代表群系之一,是一种喜光常绿针叶树种,具有耐寒、抗风、耐痔薄土壤的特性,是中山地区优良的造林树种。元素是植物代谢过程中所必需的常量元素 元素 在植物体 内以 离子存 在,元素是 的增效剂。因此,我们对中亚热带武夷 山黄山松群落的、元素的累积和循环进行了研究,为该生态系统的功能、以及保护区的生产建设和管理提供科学资料。自然条件和样地概况黄山松群落的实验地设在距武夷 山保护区管理局 处的桐木关西侧,纬度“ ‘ ,经度‘ ,海拨 左右。气候为典型的亚热带季风气候。群落结构简单,分层明显,一般具乔、灌、草三层,草本种类和数量都不多。乔木层林冠一般高,最高,主要是黄山松,并有少量的木荷 入, · · 、甜储 卿‘··下木层有肿节少穗竹 勺 ,· · 、马银花 尺人心心, 、江南 山柳 人,石、细齿拎木 等 草 本层 有扁穗莎草 。吵 阴、双 蝴 蝶 即 、 关人 林缘 有 截 汀等。林冠郁闭度,平 均密度 株, ,平均胸径,叶面积指数‘土壤为山地黄壤,土层厚。表土层多细根 上覆盖枯枝落叶 一。土壤理化性质见表。福 建省 自然科学墓金及武夷 山自然保护 区的资助 项 目·武 夷 科 学 第13 卷衷l 黄山松群落土城的理化特性全 K‘l ’ 全 N a ‘1 ’土层深度 (em ) pH 容重 (g/em 3)—(%)(g/mZ)(%)(g/mZ)0一3 0 0. 7 1 5 0 . 8 5 6 18 3 6。 1 2 0 . 0 7 3 1 5 6 . 5 93 0 一 6 0 1 7 13 6 73 1 0 6.3 5 0.2 5 0 6 6 3.7 56 0一9 00.88 51.0 3 5 4 2 4 4.3 4 0.1 5 5 4 8 1.2 8总和 9186。7 9 1 3 0 1.6 2(1) K,Na 均为元素含量2 材料和方法在黄山松群落内侧定3个10m x 10 m 样方内树木的树高、胸径并砍伐标准木,然后分别求得树干材、树皮、幼枝、多年生枝、枯枝、叶、果、根、灌木、草本等样品的生物量;并采得分析样品10 一50吃,待测。鲜样60 ℃烘干,经粉碎机研成粉末,过60 号筛后贮于试剂瓶中备用。凋落物的收集采用收集箱法,每十天收集一次,分 出叶、枝 (大枝、小枝)、花、果。称重烘干后合并全年逐月统计。土壤样品分层采样,风干,磨碎,过10 号筛贮存待测。样 品的钾、钠测定采用干灰化法,灰分经5m 1 5% 盐酸溶液溶解后,先用0.IM E D T A 一 2钠盐测定后,再用原子吸收分光光度法; 土壤样品的钾、钠测定采用铂钳锅高氯酸一氢氟酸处理后,用原子吸收分光光度法,所用仪器为北京第二光学仪器厂制造的 W F X 一 IB 型原子吸收分光光度计。土壤容重用旧 启辉器改制的一定体积的容器来测定。3 结果和讨论3. 1 黄山松群落各组分的钾、钠含t 及其分布黄山松群落各组分的钾、钠含量测定结果见表2。表2 黄山松群落各组分的钾、钠含t (% )组分叶幼枝多年生枝枯枝果树材树 皮湘木草本粗根中根细根枯根0.4870.5730.0 580 .0240. 1720 .0 670 0 660 .5020 6190 2360.5430.4330.2080 。 0 1 00.0 1 90.0 90.0 1 10。0 1 60.0120.0100.0 2 40.0 1 50.0 1 40.0 1 70.0 1 90.0 1 6从表 2可以看出,K、Na 在黄d习讼群落各组分的分布是不同。因为各种器官或组织具有不第13 卷 林肠等:福建武夷山黄山松群落的钾、钠累积与循环·2 8 9·同的生理功能,需求和贮存的元素含量就各不相同.黄山松群落各组分钾的含量是钠含量的5一 50倍。在黄山松群落各组分 (除灌木和草本外) 中,钠含量在幼枝和细根中含量最高,为0.01 9 % ; 其次为中根、果、枯根,而叶的含量却不高,仅为0.010 % ; 最低为多年生枝,为0.0 9%。与沿海滩涂上的红树林不同,陆生森林的钠含量很低。3.2 黄山松群落 K、Na 的库t营养元素在植物部分的积累,首先取决于植物体各部分的生物量,一般而言,组分的生物量大,其营养元素的库量也大。经计算,黄山松群落 K、Na的现存库量分配见表3。较3 黄山松群落钾、钠的库存t组分 现存生物t (g/mZ)川 K (g/m Z) % N a (g/m Z) %叶 320.9 1.563 4.36 0.032 1.21幼枝 71.1 0.407 1.13 0.014 0.53多年生杖 2013.9 1.168 3·2 60·1816·8 6枯枝 593.0 0.142 0.40 0·06 5 2.46果 6. 9 0.12 0.0 3 0.001 0.04树材 7546.7 5.506 14.0 9 0.906 34.36树皮 938.4 0.619 1.73 0.094 3.56湘木 2184.2 10.965 30.56 0.524 19.87草本 2. 0 0.012 0.03 M M地上部合计 13‘7 7.1 1 9.9 44 5 5.5 9 1.8 1 7 68.9 0粗根 4130.8 9.749 27.17 0.578 21.92中根 430.9 2.340 6.52 0.073 2.77细根 885.8 3.836 10.69 0.168 2.77枯根 3.4 0.007 0.02 0·0 01 0·0 4地下部合计 5450.9 15. 932 44.41 0.820 31.10总和 19128.0 35.876 10.00 2.637 100.00注: 甲M.表示徽t,( l) 生物t 资料引自文献 (林益明等,1 , , 5 ).从表3看出,K、Na在植物部分的积累,乔木层分别占69.41 % 和80.13 %,起主要作用。但是,灌木层和草本层的钾、钠含量比乔木层高,而且草本层养分周转期短,在生态系统营养元素的循环中,灌木和草本是一个不容忽视的因素。黄山松群落 (1993年) K、Na的库量分别为35.5769 /m,和2.6379 /m, ;其中地上部分为19·9 4 4 9/m,( 占55.59% )和一 5 1 79 /m,( 占65.90% );地下部分别为15.9329/tn,( 占44.41% )和 0.8 209 /m,( 占31.10 % );各组分间的大小顺序为: K : 灌木> 粗根> 树材> 细根> 中根>叶> 多年生枝> 树皮> 幼枝> 枯枝> 果一草本> 枯根; N a : 树材> 粗根> 灌木> 多年生枝>细根> 树皮> 中根 > 枯枝> 叶> 幼枝> 果~ 枯根> 草本。与其它森林群落相比,黄山松群落 K 库量为35.8769 /m, ,低于广东流溪河水库的马尾松林的49.969/m, ,而与广东流溪河水库的毛竹林的38.59/mZ和比利时橡树林的34.29/耐相近。黄山松群落 N。元素南库量为2.6379/m, ,与北京人工刺槐林的2.419 /时相近,且都较低,·2 9 0·武 夷 科 学 第13 卷说明陆生森林群落 Na 含量及库存量也很低。3.3 黄山松群落凋落物的 K、Na含t 及库t森林凋落物是森林生物系统中生物营养循环的重要环节之一,分析其营养元素含量及其动态变化,对于森林生态系统功能的认识是十分必要的。武夷山桐木关于黄山松群落1993年1月至199 3年12 月凋落物各组分的 K、Na含量见表4。衰4 黄山松群祠落物的钾、钠含t (% )月份组分 元素—平均1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12叶 K 0.l25 0.1l9 0. l26 0.l8 0 0.274 0.4 83 0.l60 0.27l 0, 3 970.3 24 0.1 9 50.1 960.2 3 8Nao,0 060.0090.0 120.0 090.01 30.0 1 80.0 1 1 0.01 20.0 01 10.0 1 4 0.0 1 2 0.010 0.0 110.3 1 4 0。2 7 20.0 1 60.01 80.0 30 0.01 20.OslM0.0 09M0.1 9 30.0 1 7M MMMMKNa花果 K O。0 42M M MM M M0.1 7 1 0.1 0 60.01 20.0 1 7 0.0 1 4M0.0 4 0 0.050M0.0 0 6 0.0 0 6M M大枝 K 0.0 61N a 0.0 06小枝 K 0.0 68 0.0 74 o.o43 o.040 0.075 0.203 0.o59 0.067 0 , 059 0.180 0.0 7 6 0.0 4 9 0.083Na0.0 0 5 0.0 0 9 0.0 0 9 0.0 050.0 0 7 0.022 0.0 0 9 0.0 080.0 070.0 1 6 0.014 0.0 1 0 0.0 09总润落物K 0.1l1 0. 1l5 0.1ll 0.l50 0.243 0.347 0.129 0.198 0.380 0.322 0.l94 0.184 0.207N a 0.006 0.0 09 0.011 0.008 0.012 0.020 0.010 0.011 0.010 0.014 0.012 0.010 0.01 1注:M 表示徽量从表4看出,钾的含量在凋落物各组分中是叶> 花 > 果> 小枝> 大枝;而钠是花> 果> 叶> 小枝> 大枝;元素的这种含量分布是各个元素在不同器官的生理作用相关。K 元素在植物体内的功能是促进光合作用的酶活化、促进果实中糖的积累,所以在花、叶、果含量高。而 K元素是 Na+的增效剂,所以 Na 元素同样在花、叶、果含量高。凋落物各组分 K、Na含量的全年变化,都具有一定的波动性。总凋落物的 K、Na 最高含量在生长季节的夏季6月,而最低为冬季的1月份。经计算,元素通过凋落物的年归还量为钾0.6549 /mZ.a 、钠0.03 59/时.a 。这些元素以有机碎屑的形式归还给生态系统,在生态系统的物质循环中具有重要的意义。3.4 黄山松群落钾、钠的生物循环3.4.1 钾、钠的生物循环 元素的年存留量是指一年内群落净累积在植物体内元素的总重量。据1993年黄山松群落的干物质各组分净增长量与相应各组分的元素含量的乘积之和而得出 K、Na的年存留量 (表5) 分别为1.5699/m,.a 和 0.10 09 /m,.a。第13 卷 林肠等:福建武夷山黄山松群落的钾、钠累积与循环·291·衰5 黄山松群落 K、Na的年存留t (g/m, · a)组分 生产量 (g/mZ) K N a幼枝 71.1 0.407 0.014多年生枝 69.3 0.040 0.006树皮 32.3 0.021 0.003树材 259.8 0、1 7 4 0.q3 1根 187.6 0.548 0.028滋木 75.2 0.3 78 0.018草本 0.1 0.ool M总计 695.4 1.5 69 0.100注:.M.表示. 量年归还量是指通过凋落物和枯根在一年内归还给土壤 的元素的重量。黄山松群落 K、Na的年归还量中凋落物中 K、Na分别为0.6549 /m,.a 和0.03 59 /。,.a,加上死根归还量0.0079/m ,·a 和o·0 0 1 9/m,·a即为o·6 6 1 9/m,·a 和0.0369 /m,.a。年吸收量为年存 留量与年 归还量之和,分别为2·2 3 0 9/m,·a 和0.13 69 /m,.a。3. 4. 2 黄山松群落钾、钠的循环 系数3.4.2.1 钾、钠的周转期 某一元素的周转期是以某元素在现存量中的储存量与每年凋落物中相应元素库量的比率。黄山松群落中钾的周转期为5 年,钠的周转期为75 年,钾的周转比钠快。3.4.2.2 钾、钠的富集率 富集率是指净初级生产量中元素的平均浓度与群落现存生物量 中对应元素的 平均浓 度的 比值。黄 山松群 落 1993 年净初级 生产量 中钾 的平均浓度为0.21 8 %,群落生物量中钾的平均浓度为0.18 8%,因此,钾的富集率为1.160,大于1,说明了该群落仍在吸收累积钾;1993年净初级生产量中钠的浓度为0.01 3%,群落生物量中钠的平均浓度为0.014 %,钠的富集率为0.叼9,小于 1,说明了该群落林木不再累积钠。3.4.2.3 钾、钠的流动系数 可以从元素的吸收量、归还量、现存量以及表土 中该元素库量之间的关系求算出吸收系数、利用系数和循环系数。K 的利用系数和循环系数大于 Na (表6)。从钾、钠的吸收系数看,它们均大于1%。由此可见,生态系统中营养元素主要贮存于土壤组分中。对整个系统而言,由土壤每年进入植物体的营养元素,相对于 上壤中营养元素的贮存量而言是很小的。衰6 黄山松群落钾、钠的流动系橄项 目 K N a元素现存量 (g/mZ) 35·8 7 6 2·6 37年吸收量 (g/mZ) 2·2 30 0·1 3 6年归还t (g/二2) 0.6 6 1 0·03 6表上库量 (g/m Z) 1836·1 2 15 6·59吸收系数1) 0.0012 0.0009利用 系数2, 0.0 6 2 2 0.0 5 1 6循环 系数3,0.2 9 6 4 0.2 6 4 7l) 吸收系数二 年吸收量/表土库量; 2) 利 用系数一 年吸收量/元素现存量; 3) 循环系数一年归还量/年吸收量3.4.2.4 钾、钠的迁移 根据 《中国土壤 》推算元素迁移的公式求出黄山松群落的钾、·2 9 2·武 夷 科 学 第13 卷钠的生物吸收、分解和归还的比率 (表7)。钾的生物分解率很高,这是因为钾易于运动且极易渗滤丢失而造成的。这个结果与广东流溪河水库的马尾松林研究一致。表7 黄山松群落、钠的迁移与生物衡环项 目 K N a鲜叶的化学组成 (肠) 0.487 0.010砚落物的化学组成 (% ) 0.202 0.011残 留物有化学组成 (% ) 0.055 0. 009表土的化学组成 (% ) 0.856 0. 073生物吸收率 (写)” 5 7 1 4生物分解率 ( % )2,8 8 5 1 1 -生物归还率 ( % )3,6 1 21) 生物吸收串一鲜叶化学组成/表土化学组成 x lo 。写; 2) 生物分解率 二鲜叶化学组成/残留物化学组成x lo %,3) 生物归不率二 残留物化学组成/表土化学组成 x lo 。%;参 考 文 献中国科学院南京土城研究所.1974.中国土坡.49 一 62 2.中国科学院南京土集研究所. 1978.土城理化分析.上海科学技术出版社,17 一 3“.林益明,林.,李振基等. 1995.武夷山黄山松群落的生物量和生产力.福建省科学技术协会第二届青年学术年会论文集,福建科学技术出版社,542 一 545.陈佐忠译. 1982.森林生态系统中营养元素的积累与循环.植物生态学译丛,科学出版社,1,72 一 95·陈灵芝,孔获志,缪有贵,胡肄慧,陈清朗,鲍显诚.198.北京人工刺槐林化学元素含量特征.植物生态学与地植物学学报,1 2 ( 4 ):2 4 5 一 25 4.彭克明,陈佐忠译,19 74.沮带落叶林矿质元素的生物循环.植物生态学译丛,科学出版社1,72 一 95.管东生,1 989.流澳河水库林区森林生态系统养分的研究.科学出版社5,123 一 134.W 以记well,G.M. ,Wh it t ake r ,R.H. , a nd Ho ugto n,R,A· ,1 9 7 5,Nu t r ie n t e o n e e n t r a t io ninp la n t i n Brok ha v e noak p in efo r e s t.Ee ology,5 6 ( 2 ):3 1 8 一 3 32.第13 卷 林. 等:福建武夷山黄山松群落的钾、钠爪积与循环.2 93.A C C U M U L A T I O N A N D B I O L O G IC A L C Y C L E O F K A N D NaE L E M E N T S I N P I N U S T A IW A N E N S I SC O M M U NI T Y IN , VU Y I M O U N T A I N SL in Peng L in Y i一而ng Li Zhen一 ji Y a n g Z h i一 w e i( 刀护a汀,nt of B滋耐o舒,X ia~U”r’vers ity,义山me, ,3 6 1 0 0 5 )L iuC hu一d ia nJi n C ha ng一sha n( T 人e A d 二‘, s t ra t io eBorea uoft h ew父万sha,N口ti~I Na t ,re Re s。。 ,W砚师sha ,,3 5 4 3 1 5 )A 加tr.ct T h is P aPer 15 a Part of stud ies of fo rest eeosystem in Wu y i m oun tain s of F ujianP rovinee.It d eals m ain ly wi th the aeeum ulation and biolog ieal eyele of K and N a elem en ts of29一ye a r一ol d P in u s t a i切a ne盯15 eom m uni ty·T hemain r e s ults oftheme a s u r eme ntswe r e a sfol lows:(1) T he amo un ts of Ka ndNa eleme ntsin sta nd inge r opofthis c om mu nitywe r e3 5·8 7 6g/m, a nd 2.6 3 7 9/ m,inw h iehthe amo u n t s oftwo eleme n t sin abovegr o u nd b ioma s swe r e1 9.9 4 4 9/ mZfo rKa nd l·81 7 9/mZforNa, a ndtha t ofu nde rgr o u nd b ioma s swe r e1 5·9 3 2 9/mtfo rKa nd0.8 2 0 9/mZfo rNa,r e spe e tiv el y·( 2 ) Inbiologie aleyele of Kand Na ofthis sta nd,the a n n u alv alu e s ofthe v ege t a t io nm in e r alup takewe r eZ·2 3 0 9/mZ·afo rKa ndo·1 3 6 9/mZ·a ofrNa,of it s r e t e n t io nwe r el·5 6 9 9/ mZ·aforKando·1 0 0 9/mZ·aforNa a ndofitsretu rnwe r eo·6 6 1 9/mZ·afo rKa nd0.0 3 6 9/ mZ·afo rNa, r e spe e tiv el y·(3) T hetu r n o v e rpe riodof K ( 55 ye a r s) wa sfaste rtha nthatof Na(7 5 ye a r s)·(4) T he enrieh men tr atio of K (1.1 6 0) wa sla rge rthanl,i t demo n s t r a t edtha tK wa ss ti l l beinga e e umula t ed in th is e om mu nit y;T he e n r ieh me n t r a tio of Na( 0.9 2 9 ) wa slowe rtha nl,i t demo n s t r a t edthatNawa s n o t a e e umula t ed.KeywordsP i几“5 ta 彻a解形15 eom m u垃ty ; b io lo g iea l ey ele ; K a n d N a e lem en t a ee u m u la-tio n ; Wu如 m o untains.

福建武夷山黄山松群落的钾、钠累积与循环

http://dspace.xmu.edu.cn/bitstream/handle/2288/15230/%e7%a6%8f%e5%bb%ba%e6%ad%a6%e5%a4%b7%e5%b1%b1%e9%bb%84%e5%b1%b1%e6%9d%be%e7%be%a4%e8%90%bd%e7%9a%84%e9%92%be%e3%80%81%e9%92%a0%e7%b4%af%e7%a7%af%e4%b8%8e%e5%be%aa%e7%8e%af.pdf?sequence=1&isAllowed=y

福建武夷山黄山松群落的钾、钠累积与循环

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Xiamen University Institutional Repository