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3种林木凋落物分解特征及其对赤红壤酸度及养分含量的影响

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植物资源与环境学报2013,22(3):1l—l7 Journal of Plant Resources and Environment 3种林木凋落物分解特征及其对赤红壤酸度及 养分含量的影响 刘姝媛 ,胡浪云 ,储双双 ,曹 珍 ,曾曙才 ,① (1.华南农业大学林学院,广东广州510642;2.北京师范大学水科学研究院,北京100875; 3.江西省宜春市林业局,江西宜春336000) 摘要:在实验室条件下对黧蒴锥[Castanopsisfissa(Champ.ex Benth.)Rehd.et Wils.]、湿地松(Pinus elliottii Engelm.)和尾叶桉(Eucalyptus urophylla S.T.Blakely)凋落物的分解特征及其对华南赤红壤的pH值、有机质和碱 解氮、速效磷和速效钾含量的影响进行了研究。结果表明:经过1 a的分解后,黧蒴锥、湿地松和尾叶桉凋落物的失 重率分别为26.48%、13.80%和28.15%;3种凋落物中全氮均为净释放模式,全磷为富集模式,黧蒴锥和尾叶桉凋 落物中全钾和有机碳为净释放模式,湿地松凋落物中全钾和有机碳为富集模式。随凋落物分解时间的延长,土壤 pH值呈现逐渐上升至第8个月达到峰值、之后略有下降的变化趋势;有机质含量呈波动的变化趋势;碱解氮含量 呈先升高后降低的变化趋势;速效磷含量呈略有波动但总体下降的趋势;速效钾含量呈“逐渐上升一急剧下降一急 剧上升一趋于平稳”的变化趋势,且均在第8个月最低。与实验初期相比,实验结束时对照组及各处理组的土壤 pH值和碱解氮含量均不同程度增加、有机质含量不同程度降低、速效磷含量显著下降,对照组速效钾含量下降而 各处理组速效钾含量明显提高。与对照相比,实验结束时3种凋落物均导致土壤酸度减弱、速效钾含量增加、但有 机质和速效磷含量没有明显提高。3种凋落物对土壤pH值及土壤养分含量的影响有明显差异,总体上看,黧蒴锥 凋落物覆盖可明显减弱土壤酸度,增加土壤有机质、碱解氮和速效钾含量,对土壤的改良效果最好。研究结果揭 示:不同凋落物对土壤pH值及养分含量的影响与凋落物的成分及生物学特性有关。 关键词:黧蒴锥;湿地松;尾叶桉;凋落物;分解特征;土壤养分含量 中图分类号:¥718.55 4;¥757.1 文献标志码:A 文章编号:1674—7895(2013)03—0011—07 DOI:10.3969/j.issn.1674—7895.2013.03.02 Decomposition characteristics of three forest litters and their effects on acidity and nutrient content in lateritic red soil LIU Shuyuanl_ ,HU Langyun ,CHU Shuangshuang ,CAO Zhen , ZENG Shucai , (1.College of Forestry,South China Agricultural University,Guangzhou 5 10642, China;2.College of Water Sciences,Beijing Normal University,Beijing 1 00875,China;3.Forestry Bureau of Yichun City in Jiangxi Province,Yichun 336000,China),J.Plant Resour.&Environ. 2013,22(3):ll一17 Abstract:Decomposition characteristics of litters of Castanopsis s0(Champ.ex Benth.)Rehd.et Wils..Pinus elliotti Engelm.and Eucalyptus urophylla S.T.Blakely and their effects on pH value and contents of organic matter,available alkaline N。available P and available K in lateritic red soil of South China were studied under laboratory condition.The results show that after one—year decomposition, weight lOSS rate of C.fissa.P.elliotti and E.urophylla litters are 26.48%,13.80%and 28.15%。 respectively.and total N in three litters iS net release mode while total P iS enrichment mode.And total K and organic carbon in C.fissa and E.urop vZfn litters are net release mode while those in P.elliotti litter are enrichment mode.With prolonging of litter decomposition time。pH value of soil appears a 收稿Et期:2013-03-01. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(31270675);广东省农业攻关项目(2Ol1B020302005;2012B020310004);东莞市高等院校科研机构科技 计划资助项目(200910810174) 作者简介:刘姝媛(1984一).,女,山西运城人,博士研究生,主要从事森林土壤生态及地下水污染风险评价的研究。 ①通信作者E-mail:sczeng@scau.edu.cn 植物资源与环境学报 第22卷 changing trend of gradually increasing,reaching at peak value in the eighth month,then slightly decreasing;organic matter content appears a fluctuation trend;available alkaline N content appears a changing trend of increasing at first and then decreasing;available P content appears a trend of slight lfuctuation but generally decreasing;available K content appears a changing trend of“gradually increasing—sharply decreasing—sharply increasing—tending to stable”and reaches the lowest in the eighth month.Compared with the beginning of the experiment,at the end of the experiment,pH value and available alkaline N content in soils in the control and three treatment groups inerease with diferent degreeS,organic matter content decreases with different degrees and available P content decreases signiifcantly.but available K content in the control group decreases while that ilf three treatment groups increases obviously.Compared with the control,at the end of the experiment,all of three litters cause weakening of soi1 acidity and increasing of available K content in soil.but contents 0f organic matter and available P in soil have no obviously increasing.Influence of three 1itters on pH value and nutrient content in soil has an obvious difference.and generally.soil improvement effect of C.fissa litter covering iS the best due to obviously weakening of soil acidity and increasing contents of organic matter,available alkaline N and available K.It iS suggested that influence of different litters on pH value and nutrient content in soil relates to litter composition and its biological features. Key words:Castanopsis s0(Champ.ex Benth.)Rehd.et Wils.;Pinus elliottii Engelm.;Eucalyptus urophylla S.T.Blakely;litter;decomposition characteristics;nutrient content in soil 森林凋落物是森林植物在其生长发育过程中新 南地区的造林面积很大,具有较好的代表性和较高的 陈代谢的产物,是森林生态系统中养分的重要来源之 研究价值,研究这3个树种凋落物对土壤pH值和速 一,是影响土壤化学和生物化学性质的重要因素之 效养分的影响与作用机制、并对各项指标进行动态分 。一l1-3]Chapin等 的研究结果表明:在大多数自然 析,可为人工林土壤养分管理提供科学依据。为此, 生态系统内,由土壤供给植物所吸收的养分中有90% 作者在实验室条件下研究了黧蒴锥、湿地松和尾叶桉 以上的氮和磷以及60%以上的其他矿质元素都来自 凋落物分解过程中土壤性质的动态变化,以揭示这 于植被凋落物的分解。 3种林木凋落物分解对土壤性质的影响及可能存在的 凋落物的分解是森林生态系统物质循环和能量 差异 流动的重要环节 ,在维持森林生态系统生产力、土 壤有机质的形成、养分供应、群落演替以及系统自我 发展等方面具有不可替代的作用和地位 J。凋落物 分解后产生的各种组分对土壤性质和养分状况有显 1.1材料 著影响 书 。已有的研究结果均表明[9-121:在不同森 在华南农业大学树木园分别采集黧蒴锥、湿地松 林凋落物作用下土壤的养分组成、腐殖质性质、酸碱 和尾叶桉凋落物(主要为新鲜凋落叶)带回实验室;取 状况以及微生物的活动明显不同。 Rehd.et Wils.]、湿地松(Pinus elliottii Engelm.)和尾叶 1 材料和方法 3种凋落物少量,烘干、粉碎、过筛后装入封口袋供分 实验土壤采自华南农业大学树木园黧蒴锥林下, 黧蒴锥[Castanopsis fissa(Champ.ex Benth.) 析用。3种凋落物的养分状况见表1。 桉(Eucalyptus urophylla S.T.Blakely)3个树种在华 为华南地区地带性赤红壤,质地为轻壤土,母岩为花 表1 黧蒴锥、湿地松和尾叶桉凋落物的养分含量 Table 1 Nutrient c0ntent in litters of Castanopsis 1issa(Champ.ex Benth.)Rehd.et Wils.。Pinus elliottii Engelm.and Eucalyptus urophylla S. T.Blakely 第3期 刘姝嫒,等:3种林木凋落物分解特征及其对赤红壤酸度及养分含量的影响 13 岗岩。在林下同一地点取3~30 cm土层的土壤,混 集率)=[(C1×m1一c2×m2)/(c1×m1)]×100%。式中, 匀后带回实验室风干,碾碎后过2 mm筛、备用。土壤 c :凋落物初始养分含量(%);C :凋落物分解之后的 pH 3.98,有机质、全氮、全磷和全钾含量分别为 养分含量(%);m :凋落物初始质量(g);m::凋落物 l7.85、0.55、0.18和1.12 g・kg~,碱解氮、速效磷和 分解之后的质量(g)。 速效钾含量分别为33.01、6.26和19.82 mg・kg~。 1.2实验设计和处理方法 采用Excel 2010软件对数据进行整理,用SPSS 17.0统计分析软件对土壤各项测定指标进行方差分 实验共设置4个处理:黧蒴锥凋落物覆盖土壤、 析和Duncan多重比较。 湿地松凋落物覆盖土壤、尾叶桉凋落物覆盖土壤、无 凋落物覆盖土壤(CK)。每个处理凋落物用量为20 g 2结果和分析 (干质量),土壤用量为150 g(风干质量)。土壤用 500 mL塑料烧杯盛放,凋落物均匀平铺在土壤上;每 2.1凋落物的失重率与养分释放率比较 一处理18个重复。每周往每个塑料烧杯中喷洒 在实验室内培养1 a后,黧蒴锥、湿地松和尾叶桉 25 mL超纯水(电阻率为18.25 ),置于室温条件下 凋落物的失重率和养分释放率见表2。由表2可见: 培养。每隔2个月分别从每一处理中随机取出3个 3个树种凋落物的失重率及不同养分的释放率有明显 烧杯,测定烧杯内土壤和凋落物的各项指标。实验周 差异。黧蒴锥、湿地松和尾叶桉凋落物的失重率分别 期1 a,共取样6次。 为26.48%、13.80%和28.15%,说明阔叶树种(黧蒴 1.3测定方法 锥和尾叶桉)叶凋落物的分解速率较快,而针叶树种 凋落物样品先用H S0 一H:0:消解,然后用于各 (湿地松)叶凋落物的分解速率较慢。这一现象可能 项养分指标的测定。全氮含量测定采用碱解扩散 与不同树种叶凋落物的初始化学成分以及叶片的生 法 ¨] ;全磷含量测定采用钼锑抗比色法 ] 如;全 物学特性有一定关系。 钾含量测定采用火焰光度法¨ ]2 。。 ;有机碳含量测 从表2还可以看出:尾叶桉凋落物的养分释放率 定采用重铬酸钾容量法。 明显高于黧蒴锥和湿地松,这在一定程度上可以解释 土壤样品经风干过筛后用于各项指标的测定。 尾叶桉凋落物的失重率高于黧蒴锥和湿地松凋落物 土壤pH值测定采用电位法¨3_ ;有机质含量测定 的现象。除全氮外,黧蒴锥凋落物中其他养分的释放 采用重铬酸钾容量法 l3 弘;全氮和碱解氮含量测定 率均高于湿地松。3种林木凋落物的全氮是净释放模 采用碱解扩散法 。 ;全磷含量测定采用氢氧化钠 式,其中湿地松和尾叶桉凋落物的全氮释放率差异不 熔融一钼锑抗比色法 j7 ;速效磷含量测定采用氟 大,而黧蒴锥凋落物的全氮释放率明显低于前二者; 化铵盐酸浸提一钼锑抗比色法 阳 ;全钾含量测定 全磷呈现净积累模式,也即净富集模式,其中尾叶桉 采用氢氧化钠熔融一火焰光度法 _1叭一∞;速效钾含量 凋落物的全磷富集率明显低于黧蒴锥和湿地松凋落 测定采用醋酸铵浸提一火焰光度法¨ m 。 物;有机碳和全钾的释放率因凋落物而异:湿地松凋 1.4数据分析 落物的有机碳和全钾均为富集模式,而黧蒴锥和尾叶 各项指标的测定结果均取平均值,并根据以下公 桉凋落物的有机碳和全钾为净释放模式,其中尾叶桉 式计算凋落物失重率和养分释放率:凋落物失重 凋落物的有机碳和全钾释放率明显高于黧蒴锥凋落 率=[(m 一m )/m,]×100%;养分释放率(负值为富 物。 表2黧蒴锥、湿地松和尾叶桉凋落物的失重率和养分释放率比较 Table 2 Comparison of weight loss rate and nutrient release rate of litters from Castanopsis fissa(Champ.ex Benth・)Rehd・et Wils・,Pinus elliottii Engelm.and Eucalyptus urophy//a S.T.Blakely 14 植物资源与环境学报 第22卷 2.2 凋落物分解对土壤pH值、有机质和速效养分 土壤酸度的缓冲能力差异不大,实验进行4个月之 后,黧蒴锥凋落物对土壤酸度的缓冲能力渐显,用黧 含量的影响 2.2.1 对土壤pH值的影响用黧蒴锥、湿地松和尾 蒴锥凋落物覆盖的土壤pH值均明显高于用湿地松和 叶桉凋落物进行覆盖处理,随凋落物的分解土壤pH 尾叶桉凋落物覆盖的土壤。实验结束时黧蒴锥凋落 值的动态变化见表3。由表3可见:随着3种林木凋 物覆盖的土壤pH值最高,用尾叶桉凋落物覆盖的土 落物分解时间的延长,土壤pH值呈前期逐渐上升、至 壤pH值次之,用湿地松凋落物覆盖的土壤pH值最 8个月时达到峰值、之后略有下降的变化趋势;但与实 低。在整个实验过程中,3种林木凋落物覆盖的土壤 验初期的土壤pH值(pH 3.98)相比,各处理的土壤 pH值均显著高于无凋落物覆盖的土壤(对照)(P< 酸性均有不同程度减弱,表明3种凋落物对华南赤红 0.05)。方差分析结果表明:3种林木凋落物分解对  壤的酸性有一定缓冲作用。实验初期,3种凋落物对 土壤pH值有显著影响。表3在不同凋落物分解过程中土壤pH值的动态变化(X ̄SE) ) Table 3 Dynamic change of pH value of soil during decomposition process of diferent litters(X ̄SE) ’同列中不同的大写字母表示差异显著(P<0.05)Different capitals in the same column indicate the signiifcant dift ̄rence(P<0.05);同行中不同的 小写字母表示差异显著(P<0.05)Different small letters in the same row indicate the signiifcant difference(P<0.05). ’cK:对照,无凋落物覆盖土壤The control,soil without any litter covering;CF:用黧蒴锥凋落物覆盖土壤Soil covered with litter from Castanopsis f ̄ssa(Champ.ex Benth.)Rehd.et Wils.;PE:用湿地松凋落物覆盖土壤Soil covered with litter from Pinus eUiottii Engelm.;EU:用尾叶桉凋落物 覆盖土壤Soil covered with litter from Ewn tus urophylla S.T.Blakely. 2.2.2对土壤有机质含量的影响 用黧蒴锥、湿地 3种林木凋落物覆盖的土壤中有机质含量均有不同程 松和尾叶桉凋落物进行覆盖处理,随凋落物的分解土 度下降。总体上看,黧蒴锥凋落物覆盖的土壤中有机 壤有机质含量的动态变化见表4。由表4可见:随凋 质含量显著高于无凋落物覆盖土壤(对照)和其他凋 落物的分解,土壤中有机质含量均呈波动的变化趋 落物覆盖的土壤(P<0.05),而经湿地松和尾叶桉凋 势,至实验结束时,经3种林木凋落物覆盖的土壤有 落物覆盖的土壤中有机质含量与对照无显著差异。 机质含量总体上没有明显提高;与实验初期相比(土 在整个实验过程中,3种林木凋落物覆盖的土壤中有 壤有机质含量17.85 g・kg ),对照组的土壤及经 机质含量总体上没有显著变化。 表4在不同凋落物分解过程中土壤有机质含量的动态变化(X ̄.SE Table 4 Dynamics change of organic matter content in soil during decomposition process of diferent litters(X ̄SE) 处理 Treatment 不同分解时间的土壤有机质含量/g・kg 2个月Two months Organic matter content in soil at different decomposition times 8个月 Eight months 4个月 Four l ̄onths 6个月Six months 1O个月 Ten months 12个月 Twelve months ”同列中不同的大写字母表示差异显著(P<0.05)Different capitals in the same colulnn indicate the signiifcant difference(P<0.05);同行中不同的 小写字母表示差异显著(P<0.05)Different small letters in the same row indicate the signiifcant difference(P<0.05) CK:对照,无凋落物覆盖土壤The control,soil without any litter covering;CF:用黧蒴锥凋落物覆盖土壤Soil COvered with litter from Castnn印 i ssn(Champ.ex Benth.)Rehd.et Wils.;PE:用湿地松凋落物覆盖土壤Soil covered with litter flo'm Pinus elliottii Engelm.;EU:用尾叶桉凋落物 覆盖土壤Soil covered with litter from Eucalyptus urophylla S.T.Blakely. 第3期 刘姝媛,等:3种林木凋落物分解特征及其对赤红壤酸度及养分含量的影响 l5 2.2.3对土壤碱解氮含量的影响 用黧蒴锥、湿地 桉凋落物覆盖的土壤中碱解氮含量在处理8个月时 松和尾叶桉凋落物进行覆盖处理,随凋落物的分解土 达到最高。至实验结束时,经黧蒴锥、湿地松和尾 壤碱解氮含量的动态变化见表5。由表5可见:经黧 叶桉凋落物覆盖的土壤中碱解氮含量分别比实验 蒴锥凋落物覆盖的土壤中碱解氮含量总体上显著高 初期(33.01 mg・kg )增加了427.17%、66.59%和 于对照和其他2种凋落物(P<0.05),这可能与凋落 131.05%,而对照组土壤碱解氮含量也增加了 物分解的难易程度及微生物对氮的竞争性吸收差异 111.54%。在实验过程中,黧蒴锥凋落物覆盖的土壤 有关。3种林木凋落物覆盖的土壤中碱解氮含量的动 碱解氮含量提升幅度最大,从实验2个月时的50.48 态变化趋势与对照基本一致,均呈先升高后降低的变 mg・kg。。增加到实验10个月时的182.93 mg・kg~, 化趋势,其中,黧蒴锥凋落物覆盖土壤中碱解氮含量 这一结果与黧蒴锥凋落物中全氮含量较高、C/N比相 在处理10个月时达到最高,对照以及湿地松和尾叶 对较低(见表1)也有一定关系。 表5在不同凋落物分解过程中土壤碱解氮含量的动态变化(X+_SE) ’ Table 5 Dynamic change of available alkaline N content in soil during decomposition process of different litters(X+-SE} 处理 不同分解时间的土壤碱解氮含量/rag・kg Available alkaline N content in soil at different decomposition times Treatment 2个月 4个月 6个月 8个月 10个月 12个月 Two months Four months Six months Eight months Ten months Twelve months 同列中不同的大写字母表示差异显著(P<0.05)Different capitals in the same column indicate the significant difference(P<O.05);同行中不同的 小写字母表示差异显著(P<O.05)Different small letters in the same row indicate the signiifcant difference(P<0.05). cK:对照,无凋落物覆盖土壤The control,soil without afly litter covering;CF:用黧蒴锥凋落物覆盖土壤Soil covered with litter from Castanopsis ifssa(Champ.CX Benth.)Rehd.et Wils.;PE:用湿地松凋落物覆盖土壤Soil covered with litter from Pinus elliottii Engelm.;EU:用尾叶桉凋落物 覆盖土壤Soil covered with litter from Eucalyptus urophylla S.T.Blakely. 2.2.4对土壤速效磷含量的影响 土壤中速效磷含 磷含量均高于对照;在实验结束时,仅尾叶桉凋落物 量是衡量土壤磷供应水平的重要指标。用黧蒴锥、湿 处理组土壤速效磷含量与对照有显著差异。在实验 地松和尾叶桉凋落物进行覆盖处理,随凋落物的分解 过程中,对照及各处理组土壤速效磷含量的动态变化 土壤速效磷含量的动态变化见表6。由表6可见:在 基本一致,均表现为随着分解时间的延长略有波动但 实验前期(2个月),用湿地松和尾叶桉凋落物覆盖的 总体下降的趋势,其中,用黧蒴锥、湿地松和尾叶桉凋 土壤速效磷含量均低于对照及黧蒴锥凋落物处理组; 落物覆盖的土壤速效磷含量分别较实验初期(6.26 此后,随实验时间的延长,各凋落物处理组土壤速效 mg・kg )下降了88.16%、88.16%和85.87%。 表6在不同凋落物分解过程中土壤速效磷含量的动态变化(X+_SE) ’ Table 6 Dynamic change of available P content in soil during decomposition process of diferent litters(X+SE) 不同分解时间的土壤速效磷含量/mg・kg‘。 Available P content in soil at different decomposition times 处理 Treatment 2个月4个月 6个月 8个月 1O个月 12个月 Two months Four months Six nmnths Eight months Ten months Twelve months 同列中不同的大写字母表示差异显著(P<0.05)Different capitals in the same column indicate the significant difference(P<O.05);同行中不同的 小写字母表示差异显著(P<0.05)Different small letters in the same row indicate the signiifcant difference(P<0.05). CK:对照,无凋落物覆盖土壤The control,soil without any litter coveting;CF:用黧蒴锥凋落物覆盖土壤Soil covered with litter from Castanopsis sn(Champ.ex Benth.)Rehd.et Wils.;PE:用湿地松凋落物覆盖土壤Soil covered with litter rfom Pinus elliottii Engelm.;EU:用尾叶桉凋落物 覆盖土壤Soil covered with litter from Eucalyptus urophylla S.T.Blakely. 16 植物资源与环境学报 第22卷 2.2.5 对土壤速效钾含量的影响 用黧蒴锥、湿地 而湿地松凋落处理组的土壤速效钾含量变化较小,增 松和尾叶桉凋落物进行覆盖处理,随凋落物的分解土 幅仅为26.89%,且与对照无显著差异。3种林木 壤速效钾含量的动态变化见表7。由表7可见:随实 凋落物处理组的土壤速效钾含量有显著差异(P< 在实验结束时,对照组和 验时问的延长,对照及3种林木凋落物处理组的土壤 0.05)。由表7还可以看出:速效钾含量均呈“逐渐上升一急剧下降一急剧上升一 湿地松凋落物处理组的土壤速效钾含量均低于实验 趋于平稳”的变化趋势,且均在处理8个月时最低。 初期,表明土壤速效钾和无效钾之间存在动态的变化 在实验结束时,黧蒴锥凋落物处理组的土壤速效钾含 过程。用3种林木凋落物覆盖处理的土壤中速效钾 量最高,由实验初期的19.82 mg・kg 增加至83.23 含量在实验开始后的第8个月(当年12月份)急剧下 可能的原因为:气温降低导致凋落物分解缓慢,对 mg・kg~,增幅为319.93%;尾叶桉凋落物处理组土 降,壤速效钾含量为56.36 mg・kg~,增幅为184.36%; 土壤速效钾的补充量减少。 表7在不同凋落物分解过程中土壤速效钾含量的动态变化(X+SE) ) Table 7 Dynamic change of available K content in soil during decomposiiton process of different litters(X+SE) 处理0) Treatment2) 不同分解时间土壤速效钾含量/mg・kg 2个月Two months Available K content in soil at different decomposition times 8个月 Eiight months 4个月 Four months 6个月Six months 1O个月 Ten months 12个月 Twelve months 同列中不同的大写字母表示差异显著(P<0.05)Different capitals in the same column indicate the signiifcant difference(P<0.05);同行中不同的 小写字母表示差异显著(P<0.05)Different small letters in the same 10W indicate the signiifcant difference(P<0.05). cK:对照,无凋落物覆盖土壤The control,soil without any litter coveting;CF:用黧蒴锥凋落物覆盖土壤Soil covered with litter from Castanopsis issfa(Champ.ex Benth.)Rehd.et Wils.;PE:用湿地松凋落物覆盖土壤Soil covered with litter from Pinus elliottii Engelm.;EU:用尾叶桉凋落物 覆盖土壤Soil covered with litter from Eucalyptus urophylla S.T.Blakely. 尾叶桉,但本实验结果却显示黧蒴锥凋落物的失重率 3讨论和结论 小于尾叶桉,推测其原因可能与黧蒴锥叶表面的角质 层有关。Gallardo等¨ 的研究结果显示:在凋落物分 研究结果表明:黧蒴锥凋落物的初始有机碳含量 解后期,角质类物质与残留量呈显著正相关,因角质 低于尾叶桉和湿地松凋落物,其有机碳释放率也低于 层对真菌菌丝的入侵有阻滞作用,从而导致凋落物分 尾叶桉凋落物,可能与各凋落物的化学性质不同及在 解减慢。由此可见,凋落物的分解过程受多种因素影 微生物的作用下呈现出不同的分解速率有关。随着 响,不能仅凭凋落物的C/N比来估测其分解速率。 易分解有机物(如多糖、淀粉及低分子量有机物)含量 上述研究结果还显示:黧蒴锥、湿地松和尾叶桉 的减少,不同凋落物的有机碳矿化速率和累积比率有 凋落物对土壤酸度的缓冲作用有一定差异,实验结束 所不同 。黧蒴锥、湿地松和尾叶桉凋落物的分解 时黧蒴锥凋落物覆盖土壤pH值最高、湿地松凋落物 速率明显不同,年失重率分别为26.48%、13.80%和 覆盖土壤pH值最低,与凋落物分解速率及分解过程 28.15%。在分解过程中,凋落物的分解速率和失重 中盐基释放数量的差异有关。湿地松凋落物分解较 率除受外界环境条件(如温度和水分)的影响外,还决 缓慢,因而对土壤酸度的影响小于黧蒴锥凋落物。 定于其本身的性质,尤其是C/N比和木质素含量。 一与供试土壤的初始有机质含量相比,实验结束时 般而言,C/N比高的凋落物其组织中氮的比例较 黧蒴锥、湿地松和尾叶桉凋落物覆盖的土壤有机质含 低,往往成为凋落物分解的制约因子之一¨ 。湿地 量均有所下降,原因可能在于:1)在水分淋溶和微生 松凋落物的C/N比高,且其针叶质地粗硬、纤维素含 物分解的共同作用下,土壤有机质不断矿化分解,而 量高、透水性能差,均是影响其分解速率的重要因素。 凋落物分解速率低于其矿化速率,使土壤有机质含量 根据C/N比判断,黧蒴锥凋落物的年失重率应大于 下降;2)土壤微生物的生长需要碳源,因而将土壤中 第3期 刘姝媛,等:3种林木凋落物分解特征及其对赤红壤酸度及养分含量的影响 Management,1994,70:41—53. 17 的部分有机质作为其碳源。 3种林木凋落物覆盖土壤中碱解氮含量均有一定 程度的增加,这与凋落物中全氮的净释放模式相符; 而对照组土壤碱解氮含量也呈现缓慢的持续增加的 [2] WITKAMP M.Microbial population of leaf litter in relation to environmentla conditions and decomposition[J].Ecology,1963, 44:370—377. [3]LIU C J,ILVESNIEMI H,BERG B,et a1.Aboveground litterflla in Eurasian forests[J].Journal of Forestry Research,2003,14:27— 34. 趋势,可能与土壤有机氮的矿化有关。湿地松凋落物 覆盖土壤的碱解氮含量在实验后期低于对照,原因可 能是湿地松凋落物C/N比值较高,造成微生物从土 [4] CHAPIN F S m,MATSON P A,MOONEY H A.Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology[M].New York:Springer-Verlag 壤中吸收氮素用于自身生长,从而使土壤碱解氮含量 New York Inc.,2002. 在实验后期低于对照。这一结果与徐秋芳等 和 [5] 张浩,庄雪影.华南4种乡土阔叶树种枯落叶分解能力[J]. Aoyama等 的研究结果一致。 生态学报,2008,28(5):2395—2403. 实验初期3种林木凋落物覆盖土壤的速效磷含 [6] 杨万勤,邓仁菊,张健.森林凋落物分解及其对全球气候变 量大幅下降,而覆盖在土壤上的3种林木凋落物中的 化的响应[J].应用生态学报,2007,18(12):2889—2895. 磷含量却有一定程度的升高,呈现磷富集的状况,这 [7] 徐秋芳,钱新标,桂祖云.不同林木凋落物分解对土壤性质的 现象在其他林分凋落物养分动态变化的研究中也 影响[J].浙江林学院学报,1998,15(1):27—31. 一[8] BEMHARD-REVERSAT F.The leaching of Eucalyptus hybrids and 得到证实_l卜 J。黧蒴锥、湿地松和尾叶桉凋落物覆盖 Acacia auriculiform ̄leaf litter:Laboratory experiments on early 土壤的速效磷含量下降可能与凋落物中磷富集有关, decomposition and ecological implications in Congolese tree 在凋落物分解过程中微生物利用土壤磷进行分解代 plantations[J].Applied Soil Ecology,1999,12:251—261. 谢,但随凋落物的分解,土壤磷得到一定的补充,使土 [9] 刘长怀,罗汝英.宁镇丘陵区森林土壤腐殖质的化学特征[J]. 壤有效磷含量波动减小,但是仍呈现下降趋势。 南京林业大学学报,1990,14(1):1—6. [1O] 胡承彪,韦源连,粱宏温,等.两种森林凋落物分解及其土壤 湿地松凋落物的全钾为富集模式;而尾叶桉和黧 效应的研究[J].广西农业大学学报,1992,1l(4):47—52. 蒴锥凋落物的全钾为净释放模式,且黧蒴锥凋落物的 [1 1] AOYAMA M,NOZAWA T.Microbial biomass nitrogen and minera— 全钾释放率低于尾叶桉,而前者覆盖土壤的速效钾含 lization—immobilization processes of nitrogen in soil incubated with 量高于尾叶桉凋落物。这可能是因为在微生物作用 varions organic materials[J].Soil Science Plant Nutirtion,1993, 下,土壤中无效钾和缓效钾可以转化为易被植物吸收 39:23—32. [12]梁宏温.田林老山中山两类森林凋落物研究[J].生态学杂志, 的速效钾,并且因凋落物的不同其转化速率也不同, 1994,13(1):21-26. 进而导致土壤速效钾含量的变化与凋落物释放率不 [13]鲍士旦.土壤农化分析[M].3版.北京:中国农业出版社, 一致。在实验过程中,3种林木凋落物覆盖土壤的速 2000. 效钾均有不同程度提高,说明土壤中的一部分速效钾 [14] 吴庆标,王效科,欧阳志云.活性有机碳含量在凋落物分解过 来自于凋落物中钾的释放 ,而另一部分速效钾则 程中的作用[J].生态环境,2006,15(6):1295—1299. [15]李淑兰,陈永亮.不同落叶林林下凋落物的分解与养分归还 来自土壤缓效钾或无效钾的风化释放。 [J].南京林业大学学报:自然科学版,2004,28(5):59—62. 在3种林木凋落物的分解过程中,凋落物养分的 [16] GALLARDO A,MERINO J.Leaf decomposition in two Mediter— 释放对土壤养分的影响规律基本一致。土壤速效磷 ranean ecosystems of Southwest Spain:Influence of substrate 含量均显著下降,与此同时,凋落物中的磷则有一定 quality[J].Ecology,1993,74:152-161. 的富集;土壤碱解氮和速效钾含量提高,则凋落物中 [17] 杨玉盛,陈光水,郭剑芬,等.杉木观光木混交林凋落物分解 养分释放;黧蒴锥凋落物可以显著增加土壤有机质和 及养分释放的研究[J].植物生态学报,2002,26(3):275— 282. 碱解氮含量。不同树种的凋落物对土壤养分含量的 [18] 郭晋平,丁颖秀,张芸香.关帝山华北落叶松林凋落物分解过 影响程度不同,产生这种差异的原因可能与凋落物化 程及其养分动态[J].生态学报,2009,29(10):5684—5695. 学组成和不同元素移动性的差异等有关。 [19]林开敏,章志琴,叶发茂,等.杉木人工林下杉木、楠木和木荷 叶凋落物分解特征及营养元素含量变化的动态分析[J].植物 参考文献: 资源与环境学报,2010,19(2):34—39. [1] MAGUIRE D A.Branch mortality and potential litter fall from (责任编辑:张明霞) Douglas—ifr tree in stands of varying density[J].Forest Ecology and 

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