杉木乳源木蓮不同混交比例凋落物分解研究

2018-05-14 08:59:52童浩

安徽農業科學 2018年28期

童浩

摘要[目的]研究不同杉木乳源木蓮混交比例不同凋落物組分的分解狀況。[方法]在三明市郊國有林場10年生杉木乳源木蓮混交林不同比例試驗林中，利用網袋法對不同組分凋落物分解進行研究。[結果]經過2年的分解，不同組分凋落物在分解速度上存在顯著差異。凋落物乳源木蓮葉在混交比例為2∶1時分解最快，凋落物殘留率為40.51%，周轉期為6.05年；凋落物杉木葉在混交比例為1∶1時分解最快，凋落物殘留率為71.22%，周轉期為17.02年；凋落物乳源木蓮枝在混交比例為3∶1時分解最快，凋落物殘留率為67.23%，周轉期為14.40年。[結論]綜合分析，營建的杉木乳源木蓮混交林比例宜為2∶1。

關鍵詞杉木；乳源木蓮；混交林；凋落物；分解；混交比例

中圖分類號S718.5文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2018）28-0101-03

Study on Litter Decomposition with Different Mixed Ratios of Cunninghamia lanceolata and Manglietia yuyuanensis Law

TONG Hao（Fujian Sanming Suburban Stateowned Forest Farm，Sanming，Fujian 365000）

Abstract[Objective]To study the decomposition of different litter components in mixed forest of Cunninghamia lanceolata and Manglietia yuyuanensis Law.[Method]At the stateowned forest farm in the suburbs of Sanming，

the litter decomposition of different components of 10 years old C. lanceolate and M. yuyuanensis Law mixed forest with different ratios was studied by net bag method.[Result]After decomposition of two years later， there was a significant difference in litter decomposition rate between different components.M. yuyuanensis Law leaves decomposed fastest in the ratio of 2∶1，litterfall residue rate was 40.51%，the turnover period was 6.05 a.C.lanceolata leaves decomposed fastest in the ratio of 1∶1，litterfall residue rate was 71.22%，the turnover period was 17.02 a.M.yuyuanensis Law branch decomposed fastest in the ratio of 3∶1，litterfall residue rate was 67.23%，the turnover period was 14.40 a.[Conclusion]The proportion of C.lanceolata and M. yuyuanensis Law should be 2∶1.

Key wordsCunninghamia lanceolata；Manglietia yuyuanensis Law；Mixed forest；Litterfall；Decomposition；Mixed proportion

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國亞熱帶地區的主要造林樹種，材質優良，深受廣大林業經營者喜愛，甚至出現多代連栽現象。杉木多代連栽容易引起地力衰退和自毒作用，嚴重影響林分生產力[1-2]。如何解決杉木連栽地力衰退，以保持杉木人工林的持續生產力和穩定性已成為當前林業生產中亟需解決的問題。已有大量研究表明，營建混交林，尤其是杉木闊葉樹混交林，可以改善杉木林分結構，恢復土壤肥力，提高林分生產力。有學者對杉木乳源木蓮混交林的林分特征、林分生產力、生長規律、土壤肥力、固土保水功能、凋落物分解等進行了多層面、多角度的試驗研究[3-7]，表明杉木乳源木蓮是很好的混交組合，具有明顯的生態、社會和經濟效應。乳源木蓮（Manglietia yuyuanensis Law）為木蘭科常綠喬木，屬于古老孑遺樹種之一，是中亞熱帶常綠闊葉林主要組成的優勢樹種之一，生長快、干形通直、木材紋理通直、結構細，為高級家具、高級建筑用材、高級拼花地板用材，其樹體高大挺拔，樹形優美，常年郁郁蔥蔥，花艷靚麗，供觀賞及作行道樹。同時乳源木蓮葉大寬闊，每年都有大量落葉回歸林地，易分解，灰分含量高，是珍貴用材樹種、優良庭園觀賞和四旁綠化樹種，也是改良土壤的優良樹種，是人工林樹種結構調整的首選樹種之一[3]。由于長期掠奪性、大量肆意砍伐和利用天然闊葉林資源，包括乳源木蓮在內的許多中亞熱帶鄉土珍貴樹種資源越來越少，有些已經瀕臨枯竭，因此開展乳源木蓮造林，在保護物種資源和豐富造林樹種方面具有重要意義[4]。有關乳源木蓮人工栽培及其混交林的研究已有報道，但有關杉木乳源木蓮不同混交比例、不同組分分解速率、分解狀況迄今鮮見報道。筆者對不同杉木乳源木蓮混交比例不同凋落物組分的分解狀況進行測定分析，試圖揭示其分解規律及其差異性，為營建杉木乳源木蓮混交林選擇混交比例提供科學的理論依據和可借鑒的林業生產實踐經驗。

1試驗地概況與研究方法

1.1試驗地概況試驗地在福建省三明市郊國有林場，位于福建西北部的三明市區。三明市區土地面積11.5萬hm2，林地面積占80%以上，地貌為武夷山脈西南段與戴云山脈的西北坡之間，周邊山地多為低山丘陵，市區地處盆地，盆地內地勢較平緩，山間、河谷多丘陵，閩江主要支流沙溪穿過市中心區。由于受武夷山脈和戴云山脈所形成的地形作用和東南季風的綜合影響，該區域屬于河谷地溫暖半濕潤區，氣候溫和、雨量充沛，常年平均氣溫19.6 ℃，極端最高氣溫40.6 ℃，極端最低氣溫-6.1 ℃，穩定通過10 ℃積溫全年為6 215 ℃；多年平均降水量1 820.7 mm；年均蒸發量1 504.1 mm，降水量大于蒸發量，年均相對濕度為79%，全年無霜期306 d，平均霧日55.8 d，全年日照時數1 822.7 h，雪日1.4 d；地帶性土壤為山地紅壤。試驗地位于該林場列東工區西山洋47林班18大班5小班，小班面積為6 000 m2，海拔400～550 m，坡向南坡，坡度22°。試驗林為2006年春季營造的杉木乳源木蓮混交林，常規經營管理，主要植被有黃瑞木（Adinandra millettii）、檵木（Loropetalum chinense）、烏飯（Vaccinium mandarinorum）、廣東蛇葡萄（Ampelopsis cantoniensis）、細枝柃（Eurya loquaiana Dunn）、朱砂根（Ardisia crenata）、黑莎草（Gahnia tristis）等。

1.2研究方法按照不完全隨機區組設計，設3個水平：①SR11處理，杉木∶乳源木蓮=1∶1混交林；②SR21處理，杉木∶乳源木蓮=2∶1混交林；③SR31處理，杉木∶乳源木蓮=3∶1混交林，每個處理3個重復。2014年6月在原有試驗林中應用網袋法[8]采集新鮮的乳源木蓮、杉木樹葉和乳源木蓮枝，進行凋落物分解試驗。分別于2015年6月和2016年6月收回，沖洗干凈后在80 ℃烘干箱中烘干稱重。

計算凋落物分解殘留率、分解周轉期：

凋落物的殘留率Dwt=wtw0×100%（1）

式（1）中，Dwt為季節殘留率（%）；wt為每年所取樣品的殘留量（g）；w0為投放時分解袋內樣品重量（g）。

凋落物的年殘留率Dt=Δwt-Δwt-1Δw0×100% （2）

式（2）中，Dt為第t年的殘留率（%）；Δwt為第t年所取樣品的殘留量（g）；Δwt-1為第t-1年所取樣品的殘留量（g）[9]。

凋落物分解模型y=ae-kt （3）

式（3）中，y為凋落物的年殘留率；a為修正系數；e為自然對數底；k為分解常數；t為分解時間（a）[10]。

根據這個模型可進一步估算各凋落物葉分解的半衰期：

t0.5=ln0.5/（-k），t0.95=ln0.05/（-k）（4）

式（4）中，t0.5為凋落物分解50%所需年限（a）；t0.95為分解95%所需年限（a）。

2結果與分析

凋落物分解是森林生態系統養分循環中重要的過程，對養分循環和森林生產力至關重要[11]。在植物–凋落物–土壤森林生態系統的養分循環中，植物主動從土壤中吸收養分，凋落物落物的分解及養分釋放能顯著提高土壤各養分含量，改善土壤養分狀況以及生物活性，從而促進森林生態系統的養分循環和提高森林生產力[12]。

2.1不同混交比例下不同凋落物組分的殘留率變化

由表1可知，不同凋落物組分在分解1年時殘留率由大到小依次為乳源木蓮枝、杉木葉、乳源木蓮葉，在分解2年時殘留率由大到小依次為乳源木蓮枝、杉木葉、乳源木蓮葉，乳源木蓮葉殘留率呈下降趨勢。不同處理下分解2年時：乳源木蓮葉在SR21處理時分解最快，凋落物殘留率為40.51%，優于SR31處理的48.16%和SR11處理的46.55%，殘留率有明顯差異；杉木葉在SR11處理時分解最快，凋落物殘留率為71.22%，優于SR31處理的72.19%和SR21處理的71.27%，不同凋落物組分的殘留率無明顯差異；乳源木蓮枝在SR31處理時分解最快，凋落物殘留率為67.23%，優于SR21處理的70.91%和SR11處理的74.31%，殘留率有一定差異。

凋落物殘留率經反正弦函數數據轉換后進行方差分析。至分解1年時，同一凋落物組分不同處理殘留率間差異均未達到顯著水平，但不同樹種不同組分不同處理殘留率間存在極顯著差異。乳源木蓮葉與杉木葉、乳源木蓮枝殘留率間存在極顯著差異，乳源木蓮葉殘留率較低，說明乳源木蓮葉分解速率快于杉木葉、乳源木蓮枝。

至分解2年時，同一組分凋落葉不同處理間殘留率存在差異。SR11、SR21處理與SR31處理殘留率間存在顯著差異，其他處理殘留率間差異未達到顯著水平。SR21處理乳源木蓮葉殘留率顯著低于SR11、SR31處理，說明SR21處理乳源木蓮葉分解速率快于SR11、SR31處理。

從表1還可以看出，至分解2年時，杉木葉、乳源木蓮枝不同處理殘留率間差異仍然未達到顯著水平。

2.2不同混交比例下不同凋落物分解周轉期利用Olson在1963年提出的Olson指數衰減模型對凋落物殘留率數據進行擬合（表2），分析不同處理與凋落物干質量殘留率之間的關系，并且以分解95%凋落物干質量所需要的時間為凋落物分解的周轉期。由表2可知，乳源木蓮葉的周轉期遠短于杉木葉和乳源木蓮枝。乳源木蓮葉的周轉期在SR21處理時最短，為6.05年；杉木葉的周轉期在SR11處理時最短，為17.02年；乳源木蓮枝的周轉期在SR31處理時最短，為14.40年。

3結論與討論

經過2年的分解，不同組分的凋落物存在顯著差異。乳源木蓮葉在不同處理下分解2年的凋落物殘留率分別為48.16%、40.51%、46.55%，周轉期分別為8.07、6.05、7.66年，乳源木蓮葉凋落物在SR21處理時分解最快。杉木葉在不同處理下分解2年的凋落物殘留率分別為72.19%、71.27%、71.22%，周轉期分別為18.27、17.42、17.02年，杉木凋落葉在

SR11處理時分解最快。乳源木蓮枝在不同處理下分解2年的凋落物殘留率分別為67.23%、70.91%、74.31%，周轉期分別為14.40、17.22、20.11年，凋落物乳源木蓮枝在SR31處理時分解最快。經方差分析，至分解1年時，同一凋落物組分不同處理殘留率間差異均未達到顯著水平，但各樹種不同組分不同處理殘留率間存在極顯著差異。乳源木蓮葉與杉木葉、乳源木蓮枝殘留率間存在極顯著差異，SR21處理與SR31處理殘留率間存在顯著差異。

考慮到在森林凋落物組成中，枯葉占絕對優勢，約占凋落物量的80%，小枝約占10%，落皮約占10%，其他約占10%[13]，杉木乳源木蓮混交林凋落物枯葉中乳源木蓮葉占80%左右[7]，再結合杉木葉和乳源木蓮枝的分解速度，選擇乳源木蓮葉分解最快的為SR21處理。杉木乳源木蓮混交林混交比例宜為2∶1。

凋落物分解是一個長期的過程，該試驗只對近2年的數據進行分析，初步揭示了不同混交比例對凋落物分解的影響。因此，要確切了解不同混交比例對凋落物分解的影響還需要長期的定位監測。

參考文獻

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