5種不同林地枯落葉及土壤養(yǎng)分含量分析

湛鑫琳，韋昌雷，劉學(xué)爽，王立中，劉德文

(大興安嶺農(nóng)林科學(xué)院，黑龍江嫩江源森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，黑龍江 大興安嶺 165000)

枯落物是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，是連接林木與土壤的中間體，在維護(hù)土壤肥力、促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)正常物質(zhì)循環(huán)和養(yǎng)分平衡，以及水源涵養(yǎng)、水土保持等方面發(fā)揮著重要的生態(tài)功能[1]。枯落葉是枯落物的主要組成之一，枯落葉的養(yǎng)分狀況在一定程度上反映了土壤的養(yǎng)分供應(yīng)狀況以及植物的養(yǎng)分利用情況。南甕河國家自然保護(hù)區(qū)是東北最大的森林濕地自然保護(hù)區(qū)，是我國寒溫帶的典型林區(qū)。目前研究主要集中在林木、土壤、森林水文等方面，對枯落物的研究較少。本文以南甕河有代表性的落葉松(Larixgmelinii)、白樺(Betulaplatyphylla)和蒙古櫟(Quercusmongolica)3種樹種為例，對枯落葉的C、N、P、K等四種元素含量進(jìn)行分析。并對比林地與島狀林地，分析枯落葉與土壤的關(guān)聯(lián)性。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于南甕河國家自然保護(hù)區(qū)(125°13′—125°14′ E，51°12′—51°13′N)，地處大興安嶺山脈伊勒呼里山南麓，是我國唯一的寒溫帶水域內(nèi)陸濕地生態(tài)系統(tǒng)類型的自然保護(hù)區(qū)。有典型的寒溫帶季風(fēng)氣候特征，四季分明，冬季嚴(yán)寒、夏季多雨，平均海拔459 m，年平均溫度-3.5 ℃。主要喬木樹種有興安落葉松、白樺、蒙古櫟、山楊，灌木主要有興安杜鵑，土壤類型為典型的暗棕壤。

2 樣品的采集與測定

2.1 采樣樣地

對南甕河自然保護(hù)區(qū)5種有代表性森林類型進(jìn)行枯落物和土壤樣品采集。采樣樣地信息見表1。

表1 五種森林類型植被信息

2.2 枯落葉的采集

在各林分的標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)分別設(shè)置 3 個(gè)孔徑為1.0 mm的尼龍網(wǎng)做 1 m × 1 m×0.25 m 的樣品收集器，網(wǎng)底距地面50 cm。取樣時(shí)將三個(gè)收集器的樣品混勻，取1 kg放入信封內(nèi)送檢。

2.3 土壤的采集

土壤取樣，在每個(gè)類型林地中，按“S”形選擇5個(gè)點(diǎn)，采集0～10 cm土層土樣，混合均勻后放入塑料自封袋，帶回分析。

2.4 檢測方法及儀器

各測試項(xiàng)目的檢測方法及儀器如表2所示。

表2 檢測項(xiàng)目、方法及儀器

3 結(jié)果與分析

3.1 枯落葉的元素分析

植物碳含量是植物碳貯量的一種度量,反映綠色植物在光合作用中固定貯存碳元素的能力。幾種枯落葉C含量范圍為14.1%～16.5%，其中白樺的C含量明顯高于蒙古櫟和落葉松，而蒙古櫟和落葉松差別不大,說明3個(gè)樹種中白樺的固碳能力更強(qiáng)[2]。各枯落葉的養(yǎng)分含量順序皆為: N > K > P。氮含量以白樺林最高，白樺和落葉松兩個(gè)樹種，島狀林的含量要高于普通林地。磷含量以蒙古櫟最高，說明蒙古櫟具有較強(qiáng)富集磷的能力，氮含量偏低, 而磷含量偏高, 導(dǎo)致氮磷比偏低, 這說明蒙古櫟的生長受氮元素的限制更大[3]。與氮相反，白樺和落葉松兩種林分島狀林的含量要低于普通林。鉀的含量比較雜亂，島狀白樺林最高，蒙古櫟次之，這主要是因?yàn)榈⒘拙哂胁豢梢苿?dòng)性和被吸附性，而鉀的淋溶作用明顯，因而響應(yīng)因素較多，規(guī)律性較差。

表3 枯落葉養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)

3.2 土壤與枯落葉關(guān)聯(lián)性分析

土壤是樹木生長的基礎(chǔ)，葉片是土壤營養(yǎng)水平的具體表現(xiàn)形式與確切反映，所以葉片與土壤元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間存在著密切的相關(guān)性。島狀落葉松林、落葉松林的土壤和枯落葉部分元素?cái)?shù)據(jù)列于表4。根據(jù)全國第2次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)表5[4]，這兩種林地的土壤養(yǎng)分中有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮均處于豐的等級，可以說兩種林地的土壤養(yǎng)分是充足的。通過對比可見，島狀落葉松林的土壤中有機(jī)質(zhì)含量要大于落葉松林，島狀落葉松林下層灌木較少，植被蓋度較低，太陽輻射強(qiáng)度較大，地表溫度高，且島狀落葉松林的枯枝落葉層含水量較大，這些均有利于枯枝落葉層的分解[5]，使得重新進(jìn)入土壤中的有機(jī)質(zhì)含量多。兩種土壤的氮含量差別不大，但島狀落葉松林的水解氮的含量卻高于落葉松林，據(jù)報(bào)道土壤有機(jī)質(zhì)與水解氮、有效磷、速效鉀等存在著顯著或極顯著正相關(guān)，說明有機(jī)質(zhì)豐富的土壤，在礦化過程中能釋放大量的營養(yǎng)元素為植物生長提供養(yǎng)分[6]。從枯落葉的養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)可見，島狀落葉松林的枯落葉中氮含量也高，這是由于島狀落葉松林土壤中容易被植物吸收利用的水解氮含量高，有利于植物的生長，所以葉片的養(yǎng)分含量也大。可見，較低的植被蓋度、充足的水分等條件有利于氮元素在葉片與土壤中形成良性的循環(huán)。兩種枯落葉有機(jī)質(zhì)含量差別不大，島狀落葉松林甚至略低于落葉松林，可能是由于兩種土壤中的有機(jī)質(zhì)含量充足，對植物生長并沒有制約作用，細(xì)微的差別可能來源于樣品及實(shí)驗(yàn)的誤差。

表4 島狀落葉松林、落葉松林的土壤和枯落葉部分元素含量

表5 森林土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)論

4.1 落葉松、白樺和蒙古櫟3個(gè)樹種的C含量范圍在14.1%～16.5%之間，各枯落葉的養(yǎng)分含量順序皆為: N > K > P。其中，白樺的固碳及固氮能力較強(qiáng)，蒙古櫟有較強(qiáng)的富集磷的能力，三種樹種中鉀的規(guī)律性不強(qiáng)。

4.2 對比落葉松林地與島狀落葉松林地，2種林地的土壤養(yǎng)分中有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮均處于“豐”的等級。兩種林地的枯落葉中有機(jī)質(zhì)含量差別不大，通過分析發(fā)現(xiàn)，稀疏的林地、充足的水分等條件有利于氮元素在葉片與土壤中形成良性的循環(huán)。