桂東南地區速生、高抗、高脂土貢松營養元素分配規律研究

葉錦培，嚴理，陳梅，黎源，鄭小川，張凱，鐘連香，唐娜

（1.廣西國營天洪嶺林場，廣西梧州543100；2.廣西大學林學院，廣西南寧530004）

桂東南地區速生、高抗、高脂土貢松營養元素分配規律研究

葉錦培1，嚴理2，陳梅1，黎源1，鄭小川2，張凱2，鐘連香2，唐娜2

（1.廣西國營天洪嶺林場，廣西梧州543100；2.廣西大學林學院，廣西南寧530004）

土貢松是馬尾松在廣西蒼梧縣天洪嶺林場土貢站發現的地理種源。主要測定了55年生土貢松各器官氮、磷、鉀、鈣、鎂5種主要元素的含量，并對55年生土貢松的營養元素含量及其分配規律進行了分析。結果表明，土貢松葉器官的營養元素含量最多，合計約33 579.96 mg/kg，大枝的營養元素含量最少，約4 694.96 mg/kg，其各器官營養元素貯存量從大到小排序為：樹葉＞帶葉枝＞細根＞中根＞粗根＞皮＞根蔸＞干＞大枝，土貢松單株各種營養元素累積和分配高低順序為：N＞K＞Ca＞P＞Mg。

土貢松；營養元素；含量；分配規律

馬尾松（Pinus massoniana L.）是我國松屬樹種中分布范圍最廣的樹種，廣泛分布于我國南方16省（區），是南方最主要的造林樹種。其用途廣，綜合利用程度高，不僅可以制作多品種、多規格的建筑材，還可作坑木和礦柱材用，其木纖維含量高，也是優良的造紙與化纖工業原料[1]。對松屬植物尤其是馬尾松營養元素的研究已經較為全面[2-5]，本研究的土貢松是馬尾松在天洪嶺土貢站的一個地理種源，并且在2011年通過了林木良種認定[6]。通過對55年生土貢松營養元素分配研究，旨在科學地闡明土貢松營養元素分配特征，為其栽培、推廣及保護與管理提供技術參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗樣地天洪嶺林場位于廣西蒼梧縣北部，地處東經111°11′39″～111°17′41″，北緯23°41′35″～23°46′38″，東西寬10 km，南北長9.5 km。屬南嶺山系萌諸嶺的支脈，大桂山的余脈。主要山脈由北向南延伸，場內最高海拔為北部土貢林站的天洪頂975.5 m，一般海拔高400～800 m，相對海拔高300～500 m。山高坡陡，地形起伏大，一般坡度在35°以上，局部陡峭處超過40°。天洪嶺林場屬亞熱帶季風氣候區，光熱條件優越，雨量充沛，年平均氣溫21.1℃，最熱月7月的平均氣溫28.3℃，最冷月1月平均氣溫11.9℃；極端最高溫度39.5℃，極端最低溫度3℃；年平均降雨量1 503.6 mm，年蒸發量1 430 mm，年平均相對濕度78%。其土壤是由寒武系的砂頁巖、粉砂質頁巖、變質巖等發育而成的地帶性紅壤、黃壤。海拔800 m以上為山地黃壤，海拔700 m左右有少量過渡性黃紅壤，以下為山地紅壤。在林場經營范圍內林業用地中，表土層厚度、土層厚度均以中、厚為主，土壤肥力中等以上。

林場屬于西部南亞熱帶常綠闊葉林地帶（按《中國植被》的分區[7]）。由于人為活動頻繁，原生植被已不復存在，天然次生闊葉林多限于地形陡峭地段及溝谷兩側，呈狹長塊狀分布，面積不大。天然次生喬木樹種主要有楓香（Liquidambar formosana）、黃杞（Engelhardtia roxburghiana）、荷木（Schima superba Gardn.et Champ.）、紅錐（Castanopsis hystrix Miq.）、大葉櫟（Quercusgriffithii Hook.f.et Thoms.ex Miq.）、鴨腳木（Scheffleraoctophylla（Lour.）Harms）、泡桐（Paulownia）、檫木（Sassafras tzumu Hemsl）、酸棗（Ziziphus jujuba Mill.var.spinosa（Bunge）Hu ex H.F.Chow）等。灌木主要有鹽膚木（Rhus chinensis Mill.）、野漆（Toxicodendron succedaneum）、柃木（Eurya japonica Thunb）、白背桐（Mallotus paniculatus）、虎皮楠（Daphniphyllum oldhami（Hemsl.）Rosenth.）、大沙葉（Pavetta arenosa Lour.）、三杈苦（Evodia lepta）、水錦樹（Wendlandia uvariifolia）、崗松（Baeckea frutescens L.）、桃金娘（Rhodomyrtustomentosa）等。草本植物主要有酸藤子（Embelia laeta（L.）Mez）、玉葉金花（Mussaenda pubescens Ait.f.）、懸鉤子（Rubus corchorifolius）等。人工植被以杉木、馬尾松、八角（Illiciumverum）、油茶（Camellia oleiferaA－bel）等占優勢。

1.2 試驗方法

試驗林為蒼梧縣馬尾松土貢種源人工林，1959年采用裸根苗造林，株行距為1.7 m×1.7 m，造林前均為荒山，主伐后明火煉山，通過間伐后最終林分保留密度為240株/hm2，郁閉度為0.7，對人工林進行每木檢尺，最終在林分中設定30 m×20 m調查樣地3個[8]。根據每木檢尺情況，最后選出3株平均木伐倒取樣，分別對其皮、葉、干、大枝、帶葉枝、根蔸、粗根、中根、細根進行上中下3層混合取樣，每個器官均勻取樣500 g左右裝袋密封，將其做好標簽待測。先將采集的植物樣品在60℃烘干，然后將樣品在短時間內進行多次粉碎，將粉碎后的樣品裝瓶并在瓶壁上貼上標簽待用。

稱取樣品0.200 0 g，用H2SO4-H2O2凱氏消煮法溶樣，氮元素和磷元素用全自動間斷化學分析儀測定，鉀元素用火焰光度計測定，鈣元素和鎂元素用原子吸收光譜儀測定，分別對土貢松的皮、葉、干、大枝、帶葉枝、根蔸、粗根、中根、細根中的氮、磷、鉀、鈣、鎂5種營養元素的含量進行測定和分析。

1.3 數據分析

對試驗所測定出來的原始數據用Excel軟件進行統計分析，用SPSS統計分析軟件進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同營養元素在土貢松各器官的分配

2.1.1 氮元素分配規律氮元素在土貢松各器官含量的變化范圍為2 536.00～19 585.86 mg/kg（圖1），其平均值為6 393.18 mg/kg，其中，葉的含量最多，為19 585.86 mg/kg，明顯高于其他器官，是樹干（1 940.63 mg/kg）的10倍，氮元素含量差異較大，在土貢松各器官含量大小不一，其各器官N含量比為：樹葉∶帶葉枝∶細根∶中根∶皮∶粗根∶大枝∶根蔸∶樹干＝34∶19∶11∶11∶8∶5∶5∶4∶3，分布規律為葉＞帶葉枝＞細根＞中根＞皮＞粗根＞大枝＞根蔸＞干，地下部分的氮元素含量處于中等水平，地下部分隨著根系直徑的增大，氮含量減少。

2.1.2 磷元素分配規律由圖2可知，磷元素在土貢松各器官含量變化范圍為129.00～646.38 mg/kg，其平均值為336.11 mg/kg，含量差異也較大，含量最高的大枝（646.38 mg/kg）是含量最少的樹皮（129.00 mg/kg）的5倍，但大枝（624.25 mg/kg）、帶葉枝（624.25 mg/kg）、根蔸（545.06 mg/kg）3種器官含量相近，葉（337.25 mg/kg）與細根（310.00 mg/kg）含量相近，皮（133.81 mg/kg）、干（161.10 mg/kg）、粗根（133.81 mg/kg）、中根（138.19 mg/kg）4種器官含量相近，其各器官P含量比值為大枝∶帶葉枝∶根蔸∶葉∶細根∶干∶中根∶粗根∶皮＝21∶21∶18∶11∶10∶6∶5∶4∶4，其分布規律為：大枝＞帶葉枝＞根蔸＞葉＞細根＞干＞中根＞粗根＞皮，地下部分隨著根系直徑的增大，磷含量逐漸減少。

2.1.3 鉀元素分配規律鉀元素在土貢松各器官含量的變化范圍為350.00～12 750.00 mg/kg（圖3），其平均值為3 511.11 mg/kg，其在土貢松各器官中的含量兩極分化嚴重，葉含量最多（12 750.00 mg/kg），大枝含量最少（350.00 mg/kg），葉為大枝的的36倍多，皮（1 000.00 mg/kg）、干（750.00 mg/kg）、大枝（350.00 mg/kg）、中根（1 250.00 mg/kg）和根蔸（1 000.00 mg/kg）含量均偏低，其各器官K含量比值為：葉∶細根∶帶葉枝∶粗根∶中根∶皮∶根蔸∶干∶大枝＝41∶24∶14∶8∶4∶3∶3∶2∶1，其排列順序為：葉＞細根＞帶葉枝＞粗根＞中根＞皮＝根蔸＞干＞大枝。

2.1.4 鈣元素分配規律鈣元素在土貢松各器官含量變化范圍為609.50～1 919.00 mg/kg（圖4），其平均值為997.91 mg/kg，除干和根蔸之外，其他器官含量相近，分布相對均衡，地上部分含量與地下部分含量相差不多，其中，干含量最多（1919.00mg/kg），中根含量最少（609.50 mg/kg），前者為后者的3倍，差異小于其他元素在各器官中的分布，其各器官Ca含量比值為：干∶根蔸∶帶葉枝∶大枝∶粗根∶葉∶細根∶皮∶中根＝21∶18∶11∶10∶9∶9∶8∶7∶7，各器官Ca含量排列順序為：干＞根蔸＞帶葉枝＞大枝＞粗根＞葉＞細根＞皮＞中根。

2.1.5 鎂元素分配規律從圖5可以看出，鈣元素在土貢松各器官含量的變化范圍為57.39～553.60 mg/kg，其平均值為262.96 mg/kg，其中，干含量最多（553.60 mg/kg），大枝含量最少（57.39 mg/kg），前者是后者的近10倍，鎂元素在土貢松各器官中的含量差異較大，但地下部分比地上部分分布均勻，其各器官Mg含量比值為：干∶中根∶粗根∶根蔸∶皮∶葉∶細根∶帶葉枝∶大枝＝24∶19∶14∶11∶10∶8∶6∶6∶2，各器官Mg含量排序為：干＞中根＞粗根＞根蔸＞皮＞葉＞細根＞帶葉枝＞大枝。

2.2 不同器官間營養元素相關性分析

土貢松不同器官間營養元素相關性分析結果列于表1。

表1 土貢松不同器官間營養元素相關性分析

由表1可知，土貢松各器官中氮元素與鈣元素、氮元素與鎂元素、磷元素與鎂元素、鉀元素與鈣元素、鉀元素與鎂元素都呈負相關，其他各元素間均呈正相關，其中，氮元素與鉀元素呈極顯著正相關，相關系數達到0.899，說明這2種元素會相互促進對方的吸收，而磷元素與鎂元素呈顯著負相關，相關系數為-0.703，顯著性P＝0.023，說明這2種元素會相互抑制對方的吸收。其他各元素之間的相關性并未達到顯著水平。

3 結論與討論

生物量的積累以及生物量各組分中營養元素的含量決定了營養元素的累積。因為植株各個器官所擔負的功能不相同，所以，植株各個器官需要的營養元素含量也不相同，這就造成了各種營養元素在植株體內分配的差異[9]。自20世紀70年代以來，人類對植物營養元素的研究已取得了很大的研究成果，從最開始對林木營養的初步研究漸漸發展到以林木器官養分狀態的診斷為基礎的樹種配置[10-17]，一直以來，植物生長所需要的大量元素已經被大量研究，植物N，P，K，Ca，Mg的營養生理及其作用機制，以及作物吸收特點和在土壤中的轉化等都成為了研究內容。對于植物N，P，K，Ca，Mg養分之間相互關系的研究也越來越深入，各元素濃度只有達到適當比例，才能相互協同，發揮最佳效果[18]。

通過對廣西省蒼梧縣天洪嶺林場55年生土貢松營養元素的含量和分配規律研究表明，土貢松植株不同器官中的營養元素含量差異比較明顯，其大小排序為：葉＞帶葉枝＞細根＞中根＞粗根＞皮＞根蔸＞干＞大枝，其中葉占32.44%，帶葉枝占16.25%，細根占14.67%，中根占8.27%，粗根占6.62%，皮占6.28%，根蔸占5.79%，干占5.14%，大枝占4.54%，葉所含營養元素最多，大枝所含營養元素最少。

土貢松植株同一器官中的營養元素含量差異比較明顯，皮中各營養元素含量從大到小排序為：N＞K＞Ca＞Mg＞P，葉中各營養元素含量大小排序為:N＞K＞Ca＞P＞Mg，干中各營養元素含量大小排序為：N＞Ca＞K＞Mg＞P，大枝中各營養元素含量大小排序為：N＞Ca＞P＞K＞Mg，帶葉枝中各營養元素含量大小排序為：N＞K＞Ca＞P＞Mg，粗根中各營養元素含量大小排序為：N＞K＞Ca＞Mg＞P，中根中各營養元素含量大小排序為：N＞K＞Ca＞Mg＞P，細根中各營養元素含量大小排序為：K＞N＞Ca＞P＞Mg，根蔸中各營養元素含量大小排序為：N＞Ca＞K＞P＞Mg，可見，土貢松對N，K元素的需求較多。

同一元素在土貢松不同器官的含量也有明顯差異，N元素的含量在植株各器官的高低排序為：葉＞帶葉枝＞細根＞中根＞皮＞粗根＞大枝＞根蔸＞干；P元素的含量在植株各器官的高低排序為：大枝＞帶葉枝＞根蔸＞葉＞細根＞干＞中根＞粗根＞皮；K元素的含量在植株各器官的高低排序為：葉＞細根＞帶葉枝＞粗根＞中根＞皮＞根蔸＞干＞大枝；Ca元素的含量在植株各器官的高低排序為：干＞根蔸＞帶葉枝＞大枝＞粗根＞葉＞細根＞皮＞中根；Mg元素的含量在植株各器官的高低排序為：干＞中根＞粗根＞根蔸＞皮＞葉＞細根＞帶葉枝＞大枝。

土貢松各器官中氮元素與鈣元素、氮元素與鎂元素、磷元素與鎂元素、鉀元素與鈣元素、鉀元素與鎂元素都呈負相關，其他各元素間均呈正相關，其中，氮元素與鉀元素呈極顯著正相關，說明這2種元素會相互促進對方的吸收，鉀主要是以離子狀態存在，是代謝過程中多種酶的活化劑，植物體內碳水化合物的形成和運輸離不開鉀，鉀與蛋白質代謝的關系也很密切，能促進蛋白質的形成，還能增加原生質的水合程度，降低黏性，增強細胞的保水能力和維持細胞一定的緊張度，其還能有效地促進光合作用；氮元素是植株蛋白質和核酸的組成成分，同時也是葉綠素的組成成分，并參與多種生物的轉化過程，而氮元素在土貢松體內含量最多，說明對其的需求量大，可在生長過程適當適量補充氮肥，在給土貢松施肥時，氮肥與鉀肥可同時施用，能使土貢松更好地吸收這2種元素，而磷元素與鎂元素呈顯著性負相關，說明這2種元素會相互抑制對方的吸收。鎂是葉綠素的必要成分，缺鎂時，葉綠素的形成受阻，光合作用的功能也會受到阻礙，它還是許多酶的活化劑并促進核糖體亞單位之間的結合，從而保持核糖體結構的穩定，保證蛋白質的合成。而磷元素是核酸、核蛋白和磷脂的主要成分，它與蛋白質合成、細胞分裂、細胞生長有密切關系，這2種元素都是土貢松的必需元素，但在土貢松體內卻呈現相互抑制對方吸收的現象，所以，在對土貢松施肥時，鎂肥與磷肥盡量避免同時施用[19-21]。

本研究土貢松植株不同器官營養元素含量的分配規律與莫江明等[4]對鼎湖山馬尾松營養元素分配規律研究的結果相似，土貢松植株不同器官中營養元素含量大小分配規律為：葉＞帶葉枝＞細根＞中根＞粗根＞皮＞根蔸＞干＞大枝，而鼎湖山馬尾松植株不同器官中營養元素含量大小分配規律為：針葉＞細根＞林下層植物＞凋落物＞樹皮＞樹干，植株各器官營養元素分配相差無幾，而張旭東等[3]對安徽馬尾松營養元素分配格局進行了研究，其研究結果與本研究結果大相徑庭，安徽馬尾松植株不同器官中營養元素含量大小分配規律為：葉＞枝皮＞干皮＞枝木＞干木，除葉之外，其他器官營養元素含量大小分配規律差異較大，植株各器官營養元素分配也有所不同。引起差異的主要因素是地域因素，鼎湖山馬尾松地處廣東省中部，與桂東南的梧州市經緯度相差不遠，可以認為是同一地理位置，其氣候條件、立地條件、土壤性質相似，所以，馬尾松生長相似，營養元素分配規律相似，而安徽馬尾松地處長江下游，緯度比桂東南高，氣候條件和立地條件都有差別，土貢松與安徽馬尾松生長環境的不同，導致其營養元素分配規律不同。

葉錦培等[6]對桂東地區馬尾松土貢種源生長量的研究結果表明，土貢松的胸徑生長量、樹高生長量、材積生長量均高于國家標準，這說明土貢松能作為一種優良的用材樹種進行推廣種植，其發展潛力巨大。本研究得出，土貢松營養元素含量水平較低，在溫肇穆等[2]對馬尾松營養元素的研究中提出，馬尾松各種營養元素含量都很低，但是馬尾松各生長量均高于國家標準，說明土貢松能高效地合成有機物，對營養水平要求不高，對此，總結出土貢松也是耐貧瘠樹種，若能在生產實踐中對土貢松的種植加強管理，重視對其養分的合理補充，特別注意N，P元素的補充以及對葉的保護，土貢松作為用材樹種的更多潛力將會被開發出來，造福社會。

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Study on Nutrient Distribution in Fast-growing，High-resistance and Polysarcous Tugong Pine in the Southeast of Guangxi

YE Jin-pei1，YANLi2，CHENMei1，LI Yuan1，ZHENGXiao-chuan2，ZHANGKai2，ZHONGLian-xiang2，TANGNa2
（1.TianhonglingState-owed Forest Farm，Wuzhou 543100，China；2.College ofForestry，Guangxi University，Nanning530004，China）

Tugong pine is a kind of masson pine geographic source which was found by Cangwu county Tianhongling plantation. This study measured the content of N,P,K,Ca,Mg in Tugong pine organs,to find out the nutrient distribution of 55-year-old Tugong pine and provide technological basis for its cultivation and protection.The results showed that leaves had maximum content of nutrients which was about 33 579.96 mg/kg,on the other wise,bigsticks had least content ofnutrients which was about 4 694.96 mg/kg.The order of the nutrient storage was:leaves＞stick with leaf＞thin root＞medium root＞thick root＞bark＞root stump＞trunk＞big sticks,the order ofnutrient content was:N＞K＞Ca＞P＞Mg.

Tugongpine;nutrient elements;content;distribution law

S791.248

A

1002-2481（2016）03-0364-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.03.23

2015-11-19

葉錦培（1964-），男，廣西蒼梧人，高級工程師，主要從事森林培育、林業科技推廣等研究工作。