程詩(shī)有 劉廣全 龔立群

（1.西安交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)與金融學(xué)院，陜西西安710049；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京100038；3.國(guó)際泥沙研究培訓(xùn)中心，北京100048；4.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西楊凌712100；5.陜西省森林資源管理局，陜西西安710082）

秦嶺南坡洛源銳齒櫟林生物量及其營(yíng)養(yǎng)元素積累

程詩(shī)有1劉廣全2，3，4龔立群5

（1.西安交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)與金融學(xué)院，陜西西安710049；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京100038；3.國(guó)際泥沙研究培訓(xùn)中心，北京100048；4.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西楊凌712100；5.陜西省森林資源管理局，陜西西安710082）

對(duì)陜西秦嶺東部南坡洛南縣洛源鎮(zhèn)黑章臺(tái)林場(chǎng)具有代表性的銳齒櫟林的生物量及營(yíng)養(yǎng)元素積累量測(cè)定結(jié)果表明：秦嶺洛源44年生銳齒櫟林生物量為292.643 t/hm2，其中喬木層、灌木層、草本層和枯枝落葉層分別占95.52%、1.24%、0.21%和3.03%；喬木層中葉片、枝條、樹(shù)皮、樹(shù)干和根系分別占該層的1.91%、12.73%、10.74%、51.13%和23.49%；林下植被層中灌木層和草本層分別占該層的85.58%和14.42%；枯枝落葉層中未分解枝、未分解葉和分解枝落葉現(xiàn)存量分別占該層的15.10%、32.61%和52.29%。包括0～60 cm土層的44年生銳齒櫟林營(yíng)養(yǎng)元素總貯藏量達(dá)312.421 2 t/hm2，土壤層的占98.82%；植被中喬木層、灌木層、草本層和枯枝落葉層的營(yíng)養(yǎng)元素積累量分別占植被總量的87.99%、3.26%、0.82%和7.94%；喬木層中N、P、K、Ca、Mg積累量分別占該層的21.35%、2.25%、20.05%、52.90%和3.46%，葉片、枝條、樹(shù)皮、樹(shù)干和根系營(yíng)養(yǎng)元素積累量分別占該層的7.25%、12.54%、30.27%、36.96%和12.98%。林分密度、年齡、海拔、類型等不僅影響林分生物量現(xiàn)存量及其營(yíng)養(yǎng)元素積累量，而且影響生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)。葉片、樹(shù)皮、枯枝落葉和土壤在銳齒櫟林營(yíng)養(yǎng)生物小循環(huán)中意義重大。

銳齒櫟林；生物量；營(yíng)養(yǎng)元素積累；秦嶺

銳齒櫟（Quercus aliena var.acuteserrata）是我國(guó)特有物種，廣布于我國(guó)溫帶、暖溫帶以及北亞熱帶海拔100～2 700m的山地［1］，秦巴山地是其集中分布區(qū)［2］。其木材堅(jiān)硬耐磨，可供建筑、枕木、地板條、家具制造等用，也是培養(yǎng)天麻、木耳、香菇等多種珍貴藥材和食用菌的優(yōu)質(zhì)原料；其種子、樹(shù)皮、殼斗可提供栲膠；同時(shí)，銳齒櫟林又具有很好的生物多樣性保護(hù)［3-4］、水源涵養(yǎng)功能［5-6］和改良土壤作用［7-8］。秦嶺林區(qū)現(xiàn)有銳齒櫟林86.36×104hm2，蓄積6 281×104m3，分別占秦嶺林區(qū)有林地面積的39.36%，蓄積的36.70%，是該區(qū)的主要森林類型、植被帶和木材資源［1］。盡管秦嶺有關(guān)銳齒櫟林的生物量、營(yíng)養(yǎng)循環(huán)等研究很多［3-4，9-18］，但是無(wú)論著眼于銳齒櫟林的分布面積、現(xiàn)有蓄積，還是從其經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生態(tài)效益和綜合影響考慮，對(duì)位于秦嶺南坡洛河源頭的銳齒櫟天然次生林生物量、營(yíng)養(yǎng)狀況及其變化規(guī)律開(kāi)展深入細(xì)致的研究，均可為正在實(shí)施的天然林保護(hù)工程以及森林合理經(jīng)營(yíng)提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)自然概況

研究區(qū)設(shè)在陜西秦嶺東部南坡洛南縣洛源鎮(zhèn)的黑章臺(tái)林場(chǎng)，地處北緯33°52′00″～34°25′58″，東經(jīng)109°44′10″～110°40′06″，海拔670～2646m。該地冬冷多雪、夏溫多雨，年均氣溫11.1℃，年均最高氣溫28.3℃，7月平均氣溫23.1℃，最低氣溫-16.5℃，1月平均氣溫-2.0℃，年均無(wú)霜期217 d；年均降水量757.5 mm，降雨集中在7—9月，年均相對(duì)濕度69.0%，為溫濕氣候區(qū)。林下土壤一般為山地棕色森林土，另有少量黃棕壤、褐土和草甸土，成土母質(zhì)多為花崗巖，土層深厚，多在40 cm以上，pH 6.4左右，多粗骨性中壤，團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，土壤結(jié)構(gòu)良好；凋落物較厚，厚度一般在1.5 cm以上，土壤肥力較高。在該區(qū)域共選擇測(cè)定7塊銳齒櫟林標(biāo)準(zhǔn)地，分布于海拔1725～2 975m，按照林分起源、樹(shù)種組成、林分類型、林齡、密度、坡向、坡位、坡度和土壤因子及人為干擾程度等選擇代表性林分開(kāi)展研究（表1）。

洛源銳齒櫟林層次分化十分明顯，喬木層、灌木層、草本層和活地被層發(fā)育較為完整，且層間植物豐富。喬木層常常被分為2個(gè)亞層：第一亞層高度可達(dá)12～20 m，主要樹(shù)種有銳齒櫟、山楊（Populus davidiana）、華山松（Pinus armandi）、漆樹(shù)（Toxicodendron verniciflum）、油松（P.tabulaeformis）、槲櫟（Q.detata）、化香（Platycarya strobilacea）、青岡（Cyclobanopsis glauca）、楓楊（Ptercarya stenoptera）、椴（Tilia sp.）、水冬瓜（Populus purdomii）、樺木（Betula spp.）等大中喬木；第二亞層高度為5～11 m，主要樹(shù)種有鵝耳櫪（Carpinus sp.）、千金榆（C.cordata）、青雜槭（Acer hersii）、花楸（Sorbus sp.）、木姜子（Litsea sp.）、三椏烏藥（Lindera obtusiloba）、黃櫨（Cotinus coggygria var. cinerea）、稠李（Prunus sp.）等小喬木。灌木層主要樹(shù)種有湖北山楂（Crataegus hupehensis）、腺毛茶藨子（Ribes longiracemosum var.davidii）、華北繡線菊（Spiraea fritschiana）、栒子（Cotoneaster sp.）、栓翅衛(wèi)矛（Euonymus phellomana）、榛子（Corylus heterophylla）、毛櫻桃（Prunus tomentosa）、美麗胡枝子（Lespedeza formosa）、中華繡線梅（Neillia sinensis）、箭竹（Sinarundinaria nitida）及薔薇屬（Rosa spp.）等。林下草本層發(fā)育較弱，一般高度在50 cm以下，覆蓋度＜25%，主要種有大披針苔草（Carex lance）、亞柄針苔草（C.lanceolata var.subpediformis）、崖棕（C.siderosticta）、三脈紫菀（Aster ageratoides）、茜草（Rubia cordigfolia）、鹿蹄草（Pyrola rotundifolia）、唐松草（Thalictrum spp.）、糙蘇（Phlomisumbrosa）、草菝葜（Smilax tiparia）、黃精（Polygonatum sibiricum）等。銳齒櫟林內(nèi)層間植物十分豐富，主要由獼猴桃科、薔薇科、百合科、毛茛科、葡萄科等組成，常見(jiàn)種類有南蛇藤（Celastrus sp.）、獼猴桃（Actinidia sp.）、五味子（Schisandra chinensis）、三葉木通（Akebia trifoliata）、藤山柳（Clematoclethra lasioclada）、串果藤（Sinofranchetia chinensis）、葛藤（Pueraria lobata）、大葉葡萄（Ampelopsismegalophylla）、毛葡萄（Vitis quinquangularis）、雞矢藤（Paederia scandens）、盤(pán)葉忍冬（Lonicera tragophylla）、鞘柄菝葜（S. stans）、小葉菝葜（S.microphylla）等。所測(cè)定的7塊標(biāo)準(zhǔn)地，有3塊為純林、4塊為混交林，混交林又分為闊雜林和針闊混交林2類，且皆為天然萌生林（表1）。

表1 銳齒櫟林標(biāo)準(zhǔn)地概況Tab.1 Sampling overview on sharptooth oak stands

2 研究方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)地選擇及樣品采集

采用標(biāo)準(zhǔn)地-標(biāo)準(zhǔn)木-分層切割法測(cè)定銳齒櫟林生物量和生產(chǎn)力。在洛源黑章臺(tái)林場(chǎng)選擇具有代表性的銳齒櫟林標(biāo)準(zhǔn)地（面積為0.04～0.15 hm2），測(cè)定其立地、林分因子。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，確定平均標(biāo)準(zhǔn)木和徑階標(biāo)準(zhǔn)木，將標(biāo)準(zhǔn)木伐倒，采用分層切割法測(cè)定林木生物量的現(xiàn)存量。地上部分凡是樹(shù)高＞11.0 m的，樹(shù)干采用2.0 m 1個(gè)區(qū)分段，樹(shù)高≤11.0 m者采用1.0 m 1個(gè)區(qū)分段，葉片和樹(shù)皮按區(qū)分段分別取樣；枝條按其粗度≤0.7 cm、≤1.5 cm、≤2.5 cm、＞2.5 cm劃分為4級(jí)分別測(cè)定，且各區(qū)分段分別取樣；地下部分將土壤劃分為0～20、20～40、40～60及60 cm以下4個(gè)層次，各土層根系依據(jù)根徑≤0.5 cm、≤2.0 cm、≤4.0 cm、＞4.0 cm劃分為4級(jí)，分別對(duì)各等級(jí)根系及根樁取樣測(cè)定。選取的樣品現(xiàn)場(chǎng)密封于塑料袋中，帶回室內(nèi)稱鮮質(zhì)量，后置于105℃下烘至恒質(zhì)量，稱各樣品干質(zhì)量。

在銳齒櫟林標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)，按“W”形布設(shè)5個(gè)1 m×1 m的小樣方，林下植被灌木層分樹(shù)葉、枝干分別取樣，草本層莖、枝、葉取混合樣，根系取灌木根系和草本根系的混合樣，分別測(cè)其生物量；死地被物劃分為分解層和未分解層，未分解層又劃分為枯枝、枯葉、枯果和其他組分，分別取樣測(cè)定。在銳齒櫟林標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)，采集林下植物樣品和枯枝落葉樣品的同一地點(diǎn)，挖5個(gè)土壤剖面，按0～20、20～40、40～60 cm及60 cm以下機(jī)械分層分別取土樣，測(cè)定土樣的不同物理性質(zhì)、含水率和有機(jī)質(zhì)含量等指標(biāo)。

2.2 營(yíng)養(yǎng)元素測(cè)定

將外業(yè)采集的植物樣品在85℃下烘干，然后粉碎、裝瓶、貼簽，待用；測(cè)定營(yíng)養(yǎng)元素含量時(shí)，在105℃下烘3 h，不同器官、不同部位、不同組分所需樣品質(zhì)量不同，如樹(shù)干、枯枝需0.5000g，而葉片、果實(shí)只需0.2000 g±，稱量好的樣品用H2SO4-H2O2凱氏消煮法溶樣，備用測(cè)定。外業(yè)采集的土樣自然風(fēng)干，過(guò)1.00mm土篩，裝瓶、貼簽，備用。植物樣品內(nèi)營(yíng)養(yǎng)元素含量測(cè)定：N用堿解擴(kuò)散吸收法；P用鉬藍(lán)比色721型分光亮度計(jì)法；K為火焰亮度計(jì)法；Ca、Mg為WFD-Y2型原子吸收光譜法。土壤樣品營(yíng)養(yǎng)元素含量測(cè)定：速效N為堿解擴(kuò)散吸收法；速效P為NH4F-HCl浸提，鉬藍(lán)比色721型分光亮度計(jì)法；速效K為NH4OAC浸提，火焰亮度計(jì)法；全N為H2SO4-CuSO4-Se消煮，堿解擴(kuò)散吸收法；全P為酸熔，鉬藍(lán)比色721型分光亮度計(jì)法；全K為NaOH熔融，火焰亮度計(jì)法；全Ca、Mg為Na2CO2堿焙燒，WFD-Y2型原子吸收光譜法。

3 結(jié)果與分析

秦嶺洛源銳齒櫟林廣布于海拔1 500～3 000m的落葉闊葉林和針闊混交林帶，因地理位置、林分起源、樹(shù)種組成、林分類型、立地因子及人為干擾程度等差異較大，使得林分的生長(zhǎng)量、生物量及現(xiàn)存量等產(chǎn)生較大差異，因而林分營(yíng)養(yǎng)元素的積累量和生物循環(huán)形成了自己的特點(diǎn)，呈現(xiàn)自身的規(guī)律。

3.1 喬木層生物量及營(yíng)養(yǎng)元素積累量

銳齒櫟林的生物量現(xiàn)存量與樹(shù)木胸徑和樹(shù)高或胸徑之間存在著密切的相關(guān)關(guān)系，用回歸分析法擬合了葉片、枝條、樹(shù)皮、樹(shù)干、根系等各個(gè)器官以及整株生物量的回歸方程，結(jié)果見(jiàn)表2。且方程的相關(guān)系數(shù)均在0.90以上，估計(jì)精度在95%的可靠性水平上也都達(dá)到90%以上，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

表2 銳齒櫟林各器官生物量估算模型Tab.2 Biomassmodeling estimated of the sharptooth oak stand

秦嶺洛源林區(qū)銳齒櫟林的生物量現(xiàn)存量因林分起源、林分類型和林分因子而變化，3塊標(biāo)準(zhǔn)地的生物量現(xiàn)存量平均值為221.920 t/hm2，標(biāo)準(zhǔn)地001、004、007號(hào)生物量現(xiàn)存量分別為279.542、137.437 t/hm2和248.781 t/hm2，3塊標(biāo)準(zhǔn)地的海拔和密度分別為1 990、2 250、1 720 m和2 975、1 924株/hm2及2 225株/hm2，可見(jiàn)在該區(qū)域林齡接近的林分生物量主要由林分密度和所處海拔決定。隨著林分密度的增加和海拔的上升銳齒櫟林生物量現(xiàn)存量逐漸增加，達(dá)到峰值后逐漸降低，當(dāng)然立地指數(shù)也影響較大，因?yàn)樯降厣种泻０胃叨仁侵匾拈g接生態(tài)因子，它通過(guò)對(duì)光、熱、水、土、氣等環(huán)境因子的重新分配與組合，進(jìn)而影響林分的生物量現(xiàn)存量和蓄積量。銳齒櫟林的生物量現(xiàn)存量在各個(gè)器官里的分配比例因林分類型和林分起源的不同而表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，林分生物量現(xiàn)存量在樹(shù)干中分配比例最高，達(dá)到50.00%以上，葉片的比例最低，一般不超過(guò)2.00%，其他器官生物量現(xiàn)存量所占比例大小依次排序?yàn)椋焊担局l＞樹(shù)皮（表3）。

表3 銳齒櫟林喬木層各器官生物量現(xiàn)存量及百分比Tab.3 Biomass and its percentage of different organ in arbor layers of the shartooth oak stang

以001號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地為例，44年生銳齒櫟林喬木層的生物量現(xiàn)存量為279.542 t/hm2，營(yíng)養(yǎng)元素的積累量為3 234.301 kg/hm2。其中：N、P、K、Ca、Mg營(yíng)養(yǎng)元素的積累量分別為690.469、72.681、648.537、1 710.797 kg/hm2和111.817 kg/hm2，分別占5種營(yíng)養(yǎng)元素總量的21.35%、2.25%、20.05%、52.90%和3.46%（圖1）。44齡銳齒櫟林葉片、枝條、樹(shù)皮、樹(shù)干和根系等各個(gè)器官生物量現(xiàn)存量分別占總量的1.91%、12.73%、10.74%、51.13%和23.49%，而營(yíng)養(yǎng)元素積累量分別占總量的7.25%、12.54%、30.27%、36.96%和12.98%?？梢?jiàn)，銳齒櫟林吸收的營(yíng)養(yǎng)元素分配到同化器官較多，葉片雖然為1年生，其生物量?jī)H占總量的1.91%，而營(yíng)養(yǎng)元素積累量卻占總量的7.25%；樹(shù)皮在喬木林中是一個(gè)特殊的器官，其生物量?jī)H占總量的10.74%，而營(yíng)養(yǎng)元素積累量占總量的36.96%，可見(jiàn)樹(shù)皮在林分營(yíng)養(yǎng)元素生物循環(huán)中的地位；樹(shù)干、根系中營(yíng)養(yǎng)元素積累量的分配相對(duì)較少［15］。

一般情況下，林分生物量及其營(yíng)養(yǎng)元素積累量隨著林分年齡的增長(zhǎng)而逐漸增加，開(kāi)始增長(zhǎng)很快，到達(dá)一定年齡逐漸變慢或趨于穩(wěn)定。所分析的3塊銳齒櫟林標(biāo)準(zhǔn)地營(yíng)養(yǎng)元素積累量平均值為2593.589 kg/hm2，001、004、007號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地分別為3 234.301、1 546.166 kg/hm2和3 000.299 kg/hm2，3塊標(biāo)準(zhǔn)地林齡分別為40、35 a和30 a，密度分別為2975、1924株/hm2和2225株/hm2，生物量現(xiàn)存量分別279.542、137.437 t/hm2和248.781 t/hm2，可見(jiàn)密度、林齡、海拔等主導(dǎo)林分生物量，進(jìn)而影響其營(yíng)養(yǎng)元素的積累量（圖2）。

3.2 林下植被層生物量及其營(yíng)養(yǎng)元素積累量

分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，001號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地銳齒櫟林林下植被的生物量現(xiàn)存量為4.247 t/hm2，其中灌木層和草本層分別占總量的85.58%和14.42%，灌木層中灌木葉、灌木枝莖和根系分別占該層現(xiàn)存量總量的5.51%、17.78%和76.71%；林下植被營(yíng)養(yǎng)元素積累量為149.855 kg/hm2，灌木層的積累量為119.808 kg/hm2，其中N、P、K、Ca和Mg的積累量分別為26.537、3.096、34.596、49.664 kg/hm2和5.914 kg/hm2；草本層的營(yíng)養(yǎng)元素積累量?jī)H為灌木層的25.08%，即30.047 kg/hm2，其中N、P、K、Ca、Mg分別為10.171、0.772、6.389、10.111 kg/hm2和2.604 kg/hm2（表4）。比較銳齒櫟林喬木層、灌木層和草本層的生物量現(xiàn)存量和營(yíng)養(yǎng)元素積累量，林下植被層在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)積累和生物循環(huán)中發(fā)揮著不可替代的作用。

表4 銳齒櫟林林下植被生物量及營(yíng)養(yǎng)元素積累量Tab.4 Biomass and nutrientaccumulation in understory plants of the sharptooth oak stand

3.3 凋落物層生物量及其營(yíng)養(yǎng)元素積累量

測(cè)定結(jié)果顯示，001號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地銳齒櫟林枯枝落葉層的現(xiàn)存量為8.855 t/hm2，其中未分解枝、未分解葉和分解枝葉現(xiàn)存量分別占總量的15.10%、32.61%和52.29%；枯枝落葉層營(yíng)養(yǎng)元素的積累量為291.762 kg/hm2，其中N、P、K、Ca、Mg分別占27.17%、2.38%、8.06%、55.59%和6.79%，未分解枝、未分解葉和分解枝葉中營(yíng)養(yǎng)元素積累量分別占總量的16.72%、38.41%、44.87%；可見(jiàn)枯枝落葉層不同組分現(xiàn)存量、不同營(yíng)養(yǎng)元素積累量差異較大（圖3）?？葜β淙~層是森林生態(tài)系統(tǒng)中特有的層次，它一方面不斷地積累新的枯枝落葉，另一方面又不停地分解，把營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)歸還于土壤，是森林生態(tài)系統(tǒng)中植被和土壤2個(gè)亞系統(tǒng)之間物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換的橋梁和紐帶，是系統(tǒng)內(nèi)生物循環(huán)的重要功能單位［4］。

3.4 土壤層營(yíng)養(yǎng)元素貯藏量

分析計(jì)算結(jié)果顯示，001號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地銳齒櫟林0～60 cm土層（假定樹(shù)木根系吸收營(yíng)養(yǎng)的主要層次）土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的總貯藏量為308.745 3 t/hm2。其中N、P、K、Ca、Mg分別占總量的4.24%、0.76%、20.23%、36.97%和37.80%；按照土壤垂直剖面的機(jī)械層次劃分0～20、20～40、40～60 cm，3個(gè)層次土壤營(yíng)養(yǎng)元素的儲(chǔ)藏量分別占總量的33.85%、32.08%和34.07%。0～60 cm土壤層儲(chǔ)藏的有效N、P、K的量分別為1.161 5、0.019 7 t/hm2和44.310 3 t/hm2。由此可見(jiàn)，銳齒櫟林土壤營(yíng)養(yǎng)元素儲(chǔ)藏量為：Mg＞Ca＞K＞＞N＞P，有效量的大小順序?yàn)镵＞N＞P，而且土壤各個(gè)層次營(yíng)養(yǎng)元素的儲(chǔ)藏量也存在差異（表5）。

表5 銳齒櫟林0～60 cm土層營(yíng)養(yǎng)元素儲(chǔ)藏量Tab.5 Nutrient storage amount in the 0-60 cm of soil depth of the sharptooth oak stand（t·hm-2）

3.5 生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)元素的空間分布

001號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地銳齒櫟林生物量現(xiàn)存量為292.643 t/hm2，其中喬木層、灌木層、草本層和枯枝落葉層分別占總量的95.52%、1.24%、0.21%和3.03%，喬木層占絕對(duì)主導(dǎo)位置。該森林生態(tài)系統(tǒng)（包括0～60 cm土層）的營(yíng)養(yǎng)元素總貯藏量達(dá)312.421 2 t/hm2，土壤層中的營(yíng)養(yǎng)元素占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，為總量的98.82%，植物及枯枝落葉中營(yíng)養(yǎng)元素積累量之和僅占1.18%；生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)層次營(yíng)養(yǎng)元素積累量的排序?yàn)椋和寥缹樱荆締棠緦樱荆究葜β淙~層＞灌木層＞草本層；該系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)元素貯藏總量大小排序?yàn)椋篗g＞Ca＞＞K＞N＞＞P，活植物層及其枯枝落葉層貯藏總量大小排序一般為：Ca＞N＞K＞Mg＞P（表6）。

表6 銳齒櫟林生態(tài)系統(tǒng)生物量及營(yíng)養(yǎng)元素現(xiàn)存量分布Tab.6 Standing crop distribution of biomass and nutrient elements in the sharptooth oak ecosystem

秦嶺洛源林區(qū)銳齒櫟林3塊標(biāo)準(zhǔn)地生態(tài)系統(tǒng)（包括0～60 cm土層）的營(yíng)養(yǎng)元素總貯藏量平均值達(dá)314.002 6 t/hm2，土壤層中的營(yíng)養(yǎng)元素占99.00%左右，在植被層中仍然以喬木層為主，雖然不同林分類型存在一定的差異（表7）。同樣，林分密度、林齡、海拔等不僅影響喬木層生物量現(xiàn)存量及其營(yíng)養(yǎng)元素積累量，而且影響林下植物的生物量現(xiàn)存量及其營(yíng)養(yǎng)元素積累量，更影響林下枯枝落葉層物質(zhì)的積累量、營(yíng)養(yǎng)元素含量及其營(yíng)養(yǎng)元素積累量，進(jìn)一步影響生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)。

表7 不同銳齒櫟林生物量現(xiàn)存量及營(yíng)養(yǎng)元素貯藏量之差異Tab.7 Standing crop of biomass and nutrient storage amount diversity in different sharptooth oak stands

4 結(jié)論與討論

秦嶺洛源44年生銳齒櫟天然次生林的生物量現(xiàn)存量為292.643 t/hm2，其中喬木層、灌木層、草本層和枯枝落葉層分別占總量的95.52%、1.24%、0.21%和3.03%，喬木層占絕對(duì)主導(dǎo)位置；喬木層的生物量現(xiàn)存量為279.542 t/hm2，其中葉片、枝條、樹(shù)皮、樹(shù)干和根系分別占總量的1.91%、12.73%、10.74%、51.13%和23.49%；林下植被層的生物量現(xiàn)存量為4.247 t/hm2，其中灌木層和草本層分別占總量的85.58%和14.42%，灌木層中灌木葉、灌木枝莖和根系分別占該層現(xiàn)存量總量的5.51%、17.78%和76.71%；枯枝落葉層的現(xiàn)存量為8.855 t/hm2，其中，未分解枝、未分解葉和分解枝葉現(xiàn)存量分別占總量的15.10%、32.61%和52.29%。與秦嶺有關(guān)銳齒櫟林生物量及生產(chǎn)力其他研究結(jié)論基本一致［5，10］。

44年生銳齒櫟生態(tài)系統(tǒng)（包括0～60 cm土層）的營(yíng)養(yǎng)元素總貯藏量達(dá)312.421 2 t/hm2，土壤層中的營(yíng)養(yǎng)元素占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，為總量的98.82%，植物及枯枝落葉中營(yíng)養(yǎng)元素積累量之和僅占1.18%；植被中營(yíng)養(yǎng)元素貯藏量為3 675.918 kg/hm2，喬木層、灌木層、草本層和枯枝落葉層分別占總量的87.99%、3.26%、0.82%和7.94%；喬木層營(yíng)養(yǎng)元素積累量為3 234.301 kg/hm2，其中N、P、K、Ca、Mg的積累量分別占總量的21.35%、2.25%、20.05%、52.90%和3.46%，葉片、枝條、樹(shù)皮、樹(shù)干和根系營(yíng)養(yǎng)元素積累量分別占總量的7.25%、12.54%、30.27%、36.96%和12.98%。系統(tǒng)各層次營(yíng)養(yǎng)元素積累量排序?yàn)椋和寥缹樱荆締棠緦樱荆究葜β淙~層＞灌木層＞草本層；營(yíng)養(yǎng)元素貯藏總量大小排序?yàn)椋篗g＞Ca＞＞K＞N＞＞P，活植物層及其枯枝落葉層貯藏總量大小排序一般為：Ca＞N＞K＞Mg＞P［7］。

松櫟林帶作為秦嶺林區(qū)的頂級(jí)群落，林分類型復(fù)雜多樣，既有純林，也有混交林。銳齒櫟林帶中，林分密度、林分年齡、海拔高度、林分類型等不僅影響喬木層生物量現(xiàn)存量及其營(yíng)養(yǎng)元素積累量，而且影響林下植物的生物量現(xiàn)存量及其營(yíng)養(yǎng)元素積累量，也影響林下枯枝落葉層物質(zhì)積累量、營(yíng)養(yǎng)元素含量及其營(yíng)養(yǎng)元素積累量，進(jìn)一步影響生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)。銳齒櫟林葉片在其生物量積累和營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，樹(shù)皮在林分營(yíng)養(yǎng)元素生物循環(huán)中發(fā)揮重要作用，枯枝落葉層在系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換中發(fā)揮橋梁和紐帶作用，土壤層在營(yíng)養(yǎng)元素生物小循環(huán)中發(fā)揮源和庫(kù)的作用［9］。

實(shí)際上，我國(guó)天然櫟林面積和蓄積分別占全國(guó)天然林面積和蓄積量的13.66%和10.45%。鑒于櫟類具有保障木材安全、維護(hù)生物多樣性、改善生態(tài)環(huán)境的功能，并具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值、文化價(jià)值和社會(huì)效益的特性，在德國(guó)具有“三根優(yōu)質(zhì)櫟類原木可以換一臺(tái)寶馬”的說(shuō)法。但目前我國(guó)的櫟類資源多為林分質(zhì)量低下的天然次生林，中幼齡林超過(guò)62%，且人們對(duì)櫟類的價(jià)值并不十分了解，一度忽視，經(jīng)營(yíng)理念更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐洲。所以，必須借鑒歐洲各國(guó)家的成功經(jīng)驗(yàn)，近自然經(jīng)營(yíng)、科學(xué)保護(hù)、定向培育、嚴(yán)格監(jiān)督，遵循自然規(guī)律，加快櫟類系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，挖掘櫟類資源的巨大潛力，提升其綜合服務(wù)功能。

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（責(zé)任編輯 趙粉俠）

A Study on Biomass and Nutrient Accumulation of Quercus aliena var. acuteserrata Stand at Luoyuan in South Slope of Qinling Mts

Cheng Shiyou1，Liu Guangquan2，3，4，Gong Liqun5
（1.College of Economic and Financial，Xi′an Jiaotong University，Xi′an Shaanxi710049，China；2.China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100048，China；3.International Research and Training Center on Erosion and Sedimentation，Beijing 100048，China；4.College of Foretry，Northwest A＆F University，Yangling Shaanxi712100，China；5.Shaanxi Administration of Forest Resources，Xi′an Shaanxi710082，China）

Quercus aliena var.acuteserrata stand is representative forestry in Heizhangtai tree farm，Luoyuan Town，Luonan Country，southern slope of Eastern Qinling Mts，Shannxi Province.In this paper，the biomass and nutrients accumulation of Quercus aliena var.acuteserrata stand was analyzed.Result showed that the biomass of 44-year-old Quercus aliena var.acuteserrata stand at Luoyuan of Qinling Mts was 292.643 t/hm2，among them arbor layer，shrub layer，herb layer and litter layer accounted for95.52%，1.24%，0.21%and 3.03%，respectively.In the arbor layers，the biomass of leaves，branches，bark，trunk and roots accounted for 1.91%，12.73%，10.74%，51.13%and 23.49%，respectively；in the understory vegetation layer，the biomass of shrub and herb layers accounted for 85.58%and 14.42%，respectively.In the litter layer the biomass of undecomposed sticks，undecomposed leaves and decomposed leaves accounted for 15.10%，32.61%and 52.29%respectively. The totally contained storage nutrients of 44-year-old Quercus aliena var.acuteserrata stand，including 0-60 cm depth soil reached to312.4212 t/hm2.The storage of soil layer accounting for98.82%.The nutrientaccumulations of arbor，shrub，herb and litter layer accounted for 3.26%，0.82%and 7.94%，respectively.Among the arbor layer，N，P，K，Ca，and Mg accumulation accounted for 21.35%，2.25%，20.05%，52.90%and 3.46%，respectively，and the nutrient accumulation of leaves，branches，bark，trunk and roots accounted for 7.25%，12.54%，30.27%，36.96%and 12.98%，respectively.The density，age，altitude，type，etc.of Quercus aliena var.acuteserrata stand notmerely affected the biomass and nutrients accumulation，but affected the nutrient cycling and energy flow of the ecosystems.In this context，the sharptooth oak＇s leaves，bark，litter and soil play an important role in nutrient bio-cycling of the stand.

Quercus aliena var.acuteserrata stand；biomass；nutrient element accumulation；Qinling Mts.

S714.5

A

2095-1914（2016）02-0001-09

10.11929/j.issn.2095-1914.2016.02.001

2015-11-11

農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目（2013GB23320627）資助；水利部“948”項(xiàng)目（200207）資助；“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAD09B06和2006BAD03A0308）資助。

第1作者：程詩(shī)有（1965—），男，經(jīng)濟(jì)師，博士生。研究方向：數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)。Email：slfgw298@163.com。

劉廣全（1964—），男，博士（后），教授，博士生導(dǎo)師。研究方向：流域水土資源和生態(tài)系統(tǒng)管理。Email：gqliu@iwhr.com。