枫香人工林生态系统生物量和养分的积累与分布

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枫香(Liquidambar formosana Hance)是我国上等的用材树种,还是重要的园林绿化树种,同时由于生态效益明显它还是我国生态林的重要组成树种。对枫香林生产力和养分分布的研究,有助于提高其经营水平,对枫香的可持续经营有重要意义。本文采用标准木分析法(乔木)和样方收获法(灌木、草本),对21年生枫香人工林的生物量、生产力、养分的积累与分布进行了测定与分析,结果表明:枫香人工林单株生物量为70.97 kg,其中树干占60.19%,树皮占9.41%,树枝占8.61%,树根占16.98%,树叶最少,仅占4.81%,树叶偏大的原因是林分密度偏大,营养空间有限。各组分生物量的大小趋势为:树干>树根>树枝>树皮>树叶。根系生物量达到了12.05kg,占全株生物量的17.61%。根系生物量主要分布在根头,所占比率达到94%以上,大根占3.49%,粗根和细根分别占1.24%和0.58%。密度为2175株/hm2的枫香人工林生态系统的总生物量为159.55 t/hm2。其中乔木层生物量为154.37 t/hm2,占据了森林生态系统总生物量的96%以上,表明枫香对林地地力和空间的利用较充分;由于林下活地被物层主要以草本为主,故生物量偏小,仅占0.2%;枯枝落叶层占3.06%。叶面积指数为3.64,非光合作用器官与光合作用器官的比值达到了19.80,说明枫香的树叶少,但生产的干物质多,叶的光合效率高。枫香人工林生态系统乔木层的净第一性生产力为14.41t·hm-2·a-1;树干的第一净生产力最高,分配率达到30.68%,表现出较高的生产力,树叶次之,占51.49%;地上部分的分配率达到91.33%,相当于地下部分的6.2倍,占有绝对优势;各器官生产力大小顺序为:树叶>树干>树根>树枝。林分的土壤有机质含量是a层>b层>c层(a层0~15 cm,b层15-30 cm,c层30-45 cm)。土壤大量元素排列顺序为K> N>Ca>Mg>P。土壤层微量元素的排列顺序为:Fe>Mn>Zn>Pb>Ni>Cu>Cd。枫香人工林生态系统中,各层次的大量元素的含量排列顺序为:活地被物>枯枝落叶>层乔木层>土壤层。其大小分别为:34.177 g·kg-1,26.484 g·kg-1、19.323g·kg-1、5.884g·kg-1。枫香林生态系统中,各层次的微量元素含量的排列顺序为:土壤层>枯枝落叶层>乔木层>活地被物层。其大小分别为1901.705mg·kg-1,1345.203 mg·kg-1,720.327 mg·kg-1; 674.845 mg·kg-1。枫香对土壤中营养元素的富集能力是不一致的,树叶对大量元素的富集能力(除Ca外)最强,树干对大量元素的富集能力最弱,大量元素富集能力的总趋势为Ca> Mg>N>P>K。乔木层各器官对土壤微量元素富集能力的总趋势为Cu> Mn> Pb > Zn>Cd> Ni> Fe。枫香人工林生态系统中养分的空间分布:乔木层>枯枝落叶层>活地被物层。大量元素的总积累量为1878.841kg·hm-2,其中乔木层大量元素的积累量最大,积累量为1 706.045kg·hm。占整个林分大量元素积累量的90.80%,其次是枯枝落叶层,只占8.63%,活地被物层中大量元素的积累量最小,占0.57%。枫香生态系统中,大量元素的积累总量是:Ca>N>K>Mg>P;微量元素的总积累量为:75 735.49g·hm-2,其中乔木层微量元素的积累量最大,占91.35%,其次是枯枝落叶层含量,占8.37%,活地被物层最小,占0.28%,可见乔木层中微量元素的积累量相当高。各种微量元素的积累含量趋势是:Mn>Fe>Zn>Cu>Pb>Ni>Cd。大量元素的利用效率是每生产1t干物质吸收的大量元素量21.308kg;林分各器官大量元素的利用效率大小排列为:树叶>树皮>树枝>树根>树干,其各种大量元素的利用效率大小排列为:Ca>N>K>Mg>P。微量元素的利用效率是每生产1t干物质吸收的微量元素751.474g;林分各器官微量元素的利用效率大小排列为:树叶>树皮>树枝>树根>树干。林分各微量元素的利用效率大小排列为:Mn>Fe>Zn>Cu>Pb>Ni>Cd。乔木层大量元素的年净积累量为69.094kg·hm-2·a-1,林分各器官大量元素的年净积累量大小排列为:树干>树皮>树枝>树根。在大量元素年净积累量中,Ca的年净积累量最大,在大量元素年净积累量中,其各种大量元素年净积累量Ca>N>K>Mg>P。各养分元素的年存留量变化总的规律是林冠枝叶积累速率高,树干次之,地下部分最少,同一组分中Ca、N的积累速率最大,依次为K、Mg、P。微量元素的年净积累量为:2 852.314g·hm-2·a-1,林分各器官微量元素的年净积累量大小排列为:树干>树根>树皮>树枝。其各种微量元素年净积累量Mn>Fe>Zn>Cu>Pb>Ni>Cd。
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