马尾松(Pinus massoniana)是我国松类中分布最广、数量最多的用材树种。具有耐干旱贫瘠、适应性强、生长迅速、用途广、造林成本低和成林容易等优点，是我国南方荒山绿化的先锋树种和飞播造林的主要树种。其经济意义、环境效能及美学价值，均为人们所公认。

养分循环是森林生态系统功能的主要表现之一，是研究森林生态系统物流和能流的基础。研究马尾松林养分循环不仅能揭示马尾松林生态系统物质循环机制，而且对指导林业生产、调节和改善林木生长环境、提高系统的养分利用效率和生产力都具有重要意义。森林生态系统的稳定、功能的发挥和生长效益的表现方面，除了需要大量营养元素保证外，尚需某些微量元素才能实现。因此，在研究马尾松林分中大量营养元素循环后(田大伦，1989)，本文根据定位研究数据，对系统中微量元素含量、贮存、分布和循环亦进行了研究。旨为马尾松人工林营养状况评估和系统的物质循环提供理论依据。

1 试验区自然概况

试验区设在广西武宣县禄峰山林场介首分区。其地理位置为东经109°40′，北纬23°4 5′，属大瑶山余脉，桂中丘陵地带，海拔200~300?m。年平均气温21.1℃，年降水量1 4 18.5 mm，相对湿度76%。土壤为第四纪红壤上发育的轻粘性红壤，土层厚达1 m以上，腐殖质层15 cm，试验地坡度在10°以下。在试验区选择不同年龄的马尾松林分设置固定样地。试验样地的立地条件相似，各林分均为直播造林，且为相同的发育体系，未经人工抚育。试验林分特征见表 1。

2 研究方法 2.1 生物量测定和生产力估算

林分生物量和生产力的测定采用标准地—标准木—分级分层切割法(刘茜等，1996)。

2.2 年凋落物量和林地现存凋落物的测定

在不同年龄马尾松人工林样地内，各随机设置70.7 cm×70.7 cm的尼龙网收集器15个，每月收集凋落物1次，按组分(叶、小枝、皮、果、有机碎屑)测定其干重(田大伦等，1995)。

在不同年龄马尾松林样地内，各随机设置5个1 m×1 m的小样方，按未分解、半分解、已分解3个层次，测定现存凋落物的干重(田大伦等，1995)。

2.3 样品的采集与化学分析

在测定生物量的同时，按干、皮、叶(分当年生叶和老叶)、枝(分当年生枝和老枝)、根(分为 < 0.2 cm、0.2~0.5 cm、> 0.5 cm和根头=采集6株木的分析样品，对样品逐一进行化学分析，以6株木分析结果取其平均值作为最终结果。

年凋落物是按不同组分把各月份的凋落物混合，取混合样进行测定作为最终结果；现存凋落物是在不同年龄组样地的5个1 m×1 m的小样方内，先按未分解、半分解、已分解3个层次分别取样，再按未分解、半分解、已分解3个层次把每个年龄组的5个小样方分别混合，取混合样进行测定作为最终结果。

在不同年龄的样地内，各按0~15 cm、15~30 cm、30~45 cm、45~60 cm分层随机取样3~ 4次，再对不同年龄阶段分层次分别混合，取混合样测定作为最终结果。同时测定其容重，按其容重估算各层单位面积土壤的重量。

各样品中的微量元素Fe、Cu、Zn、Mn、Pb、Ni、Cd含量采用HP3510原子吸收分光光度计测定。

2.4 微量元素循环参数的计算

采用利用系数、循环系数和周转时间等生物循环参数(莫江明等，1999；温肇穆等，1991)来分析微量元素循环的特征，其中利用系数为吸收量与贮存量的比值，表明林木维持其生长所需的元素量。循环系数为归还量与吸收量的比值，表明元素的循环强度。周转时间为微量元素经历一个循环周期所需的时间，由微量元素的总贮量除以归还量(莫江明等，1999；温肇穆等，1991)。

3 结果与分析 3.1 不同年龄马尾松林分微量元素分布特征 3.1.1 林地土壤中微量元素含量

表 2所示，不同年龄阶段马尾松林地土壤中，Fe的含量最高，Mn次之，Cd最低。Cu和Zn，Pb和Ni含量之间无数量级差异。4个不同年龄马尾松林地土壤中，各元素含量在土壤层的垂直分布，均呈现出随着土壤层深度的增加而减少。林地土壤中，不同年龄马尾松林之间，各微量元素含量的差异不明显。但Mn元素有随着林分年龄增加而增加的趋势。

3.1.2 林地枯枝落叶层微量元素含量动态

表 3列出了马尾松林地枯落物层中不同分解阶段微量元素含量，可以看出，不同年龄阶段马尾松林地枯落物在分解过程中，微量元素含量变化呈现一致规律，即Fe、Cu、Mn、Ph、Ni的含量相对增加，Zn含量相对减少，Cd含量基本上变化不大。表明Cd分解速度较慢，其余元素分解速度相对较快。

3.1.3 林木中微量元素含量变化规律

结果表明(见表 4), 不同年龄阶段林木各器官中的微量元素，因元素不同，其含量也不同，各微量元素在林木器官中含量的变化规律，大致为Fe＞Mn＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni＞Cd; 在不同年龄阶段林木各器官中，微量元素含量也因器官不同存在明显差异，除Cd元素外，Fe、Cu、Zn、Mn、Pb、Ni的含量，均以根＞叶＞枝＞皮＞干为序。表明林木各器官微量元素含量的差异是随器官的结构和功能而变化的。不同年龄阶段林木的地上部分(叶、枝、皮、干)，Fe、Cu、Zn、Mn的含量在叶组织中含量普遍较高，这是因为它们都是参与光合作用的主要微量元素。随着林分年龄的增加，微量元素含量变化较大，尤以Fe、Mn在树根中的含量相对较高，表明林木的树根能蓄持一些有害的重金属元素，如Pb、Cd，这就使得其他器官中的含量降低而降低受害，说明林木有一定的抗污染能力，在环境保护中起着重要作用。

3.1.4 年凋落物中微量元素含量

从表 5看出，在不同年龄阶段林分中，不同凋落物组分，其微量元素含量不同，其中Fe、Cu、Mn、Pb在碎屑中含量最高，Zn、Ni在针叶中含量最高，Cd在小枝中含量最高。4个林分凋落物中微量元素含量差异明显。

3.2 不同年龄马尾松林分微量元素的贮存量与分配

不同年龄马尾松林分中，7种微量元素的总贮存量为8.818~103.825 kg·hm^-2，且随林木生长生物量的增大而增加。从不同微量元素的贮存量来看，Fe、Mn的贮存量最高，其次是Cu、Zn、Ph，以Ni、Cd的贮存量最低(表 6)。在各器官的分配情况为：树冠枝叶的生物量占总生物量的7%~30%, 微量元素贮存量占总贮存量的8%~31%, 地下部分根的生物量占1 1%~14%, 微量元素贮存量占29%~39%, 树皮和树干的生物量最大，占58%~83%, 微量元素的贮存量也最多，为40%~54%。

3.3 不同年龄马尾松林微量元素生物循环特征 3.3.1 存留量

微量元素年存留量指植物各器官在单位时间(1 a)内积累的微量元素总量。表 7列出了不同年龄阶段马尾松林分微量元素的年存留量。结果表明，不同年龄阶段林分的微量元素年存留量为1.113~3.347 kg·hm^-2a^-1，且主要存留在地上部分的叶、枝、皮、干中，占年存留量的62%~78%，地下部分的根系占22% ~38%。

3.3.2 归还量

以凋落物量乘以其相应元素的含量即为凋落物归还的元素量(表 8)。因本次研究未将降水茎流和林冠流归还量及死根的归还量计入，仅计算了林分凋落物的归还量，结果比实际稍低。

3.3.3 生物循环

不同年龄阶段马尾松林微量元素的年吸收量为3.846~ 18.753 kg·hm^-2, Fe、Cu和Pb的吸收量顺序为38 a生 > 23 a生 > 14 a生 > 8 a生，而Zn、Mn和Ni年吸收量排序为23 a生 > 14 a生 > 38 a生 > 8 a生，Cd在不同年龄马尾松林分的吸收量差异不大。表明不同年龄阶段林分维持生物所需要的微量元素量是不同的；林分微量元素的年归还量为2.733~14.866 kg·hm^-2，其中F e年归还量为38 a生 > 23 a生 > 14 a生 > 8 a生，Cu、2n、Mn、Pb和Ni为23 a生 > 14 a生 > 3 8 a生 > 8 a生，Cd仍差异不大；林分微量元素的年存留量为1.113~3.887 kg·hm^-2，不同微量元素大小排序也不相同。

表 8也表明，不同年龄阶段马尾松林微量元素总的利用系数为0.127~0.436，随林分年龄增加而减少。循环系数分别为0.711、0.751、0.786、0.793，而且微量元素的循环速率差异不明显。周转期为3.226~10.450，随林分年龄增加而增大。可见马尾松林随年龄增加，早期自身微量元素利用率低，但其归还速率快，周转期短，有利于林地生产力维持，林分到达成熟期微量元素的周转期长，归还给林地的微量元素速率慢，林木更多地消耗林地的养分。因此，马尾松林到达成熟期后要通过人为措施，如采伐利用或加快其演替速度来恢复地带性的稳定群落，以达到维持林地持久的生产力。

4 结论

桂中丘陵区马尾松林林地土壤中7种微量元素含量，以Fe最高，Mn次之，Cd最低。7种微量元素在土壤中的含量变化，随林分年龄的增加，均呈现随土层深度增加而减少的垂直分布规律。在枯枝落叶层分解过程中，Fe、Cu、Zn、Mn、Pb、Ni分解速度比Cd快。

不同年龄阶段马尾松林木各器官微量元素的含量，因元素不同、器官不同和林分年龄不同而差异。林木各器官微量元素含量大小排序为根 > 叶 > 枝 > 皮 > 干；微量元素在各器官中含量排序为Fe > Mn > Zn > Cu > Pb > Ni > Cd。且Pb、Cd在根系中含量高于其他器官，这对环境保护起着重要作用。随着林分年龄的增加，微量元素含量差异较大，尤以Fe明显。

不同年龄阶段林分凋落物中微量元素含量，因组分不同而含量不同，Fe、Cu、Mn、Pb在碎屑中含量最高，Zn、Ni在针叶中含量最高，Cd在小枝中含量最高。且随林分年龄不同，凋落物微量元素含量差异明显。

不同年龄阶段马尾松林微量元素总贮存量为8.818~103.825 kg·hm^-2，树皮和树干的贮存量最高，占总贮存量的40%~50%。微量元素贮存量还随林分生物量的增大而增加。

不同年龄阶段马尾松林微量元素的年吸收量分别为3.846、12.558、18.753和13.234 kg·hm^-2；年归还量为2.733、9.866、14.866和9.935 kg·hm^-2；年存留量为1.113、2.692、3.887和3.299 kg·hm^-2。4个年龄阶段马尾松林微量元素的年吸收量、归还量和存留量存在明显差异；微量元素总的利用系数为0.127~0.436，循环系数分别为0.711、0.75l、0.786、0.793，周转期为3.226~10.450。可见马尾松随年龄增加，早期自身微量元素利用率低，但其归还速率快，周转期短，有利于林地生产力维持，林分到达成熟期微量元素的周转期长，归还给林地的微量元素速率慢，林木更多地关注自身的生长，更多地消耗林地的养分。因此，马尾松林到达成熟期后要通过人为措施，如采伐利用或加快其演替速度来恢复地带性的稳定群落，以达到维持林地持久的生产力。