全 文 ：第 l2卷 第 3期
2 0 0 4年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco-Agriculture
V01．12 No．3
July， 2004
杨树刺槐混交林枯落物分解速率的研究
张鼎华 翟明普 林 平 贾黎明
(福建师范大学生物工程学院 福州 350007)(北京林业大学森林资源与环境学院 北京 100083)
摘 要 试验研究杨树纯林、刺槐纯林以及杨树刺槐混交林枯落物分解速率结果表明，枯落物分解速率随土壤水
分的增大而增加，土壤含水量达最大持水量时其分解速率达最大值。起始分解速率以70％田间持水量为最大，其
达最大分解速率的时间为4d，其他土壤含水量起始分解存在滞后现象，达最大分解速率的时间为7d左右。不同枯
落物分解速率为刺槐纯林>杨树刺槐混交林>杨树纯林，其原因是由刺槐纯林枯落物 N值较高，而杨树纯林枯
落物 N值较小缘故所致。刺槐与杨树混交可降低枯落物 N值，加快枯落物分解速率。
关键词 杨树 刺槐 混交林 枯落物 分解速率
1[1蛇litter decomposition rate of mixed forest of poplar and black locust．ZHANG Ding-Hua(Biological Engineering Col—
lege，Fujian Normal University，Fuzhou 350007)，ZHAI Ming-Pu，LIN Ping ，jLA Li—Ming(Forestry Resources and En—
vimnment Coilege，Beijing Forestry University，Beijing 100083)，CJEA，2004，12(3)：24～26
Abstract he litter decomposition rates of pure and mixed~rest of poplar and black locust are studied in this paper．The
results show that the litter decomposition rate increases with the soil moisture increasing ．The litter decomposition rate un—
der maxinlurn moisture capacity reveals the f~test．The initial decomposition rate is the biggest under the condition of
70％ field moisture capacity，it needs four days tO get the big est decomposition rate while the others need seven days．
The order of the litter decomposition rate is pure black locust>mixed forest>pure poplar．It is considered that C／N in
pure black locust litter is substantially higher than that in pure poplar litter．It can reduce the c／N ratio and accelerate the
litter decomposition by mi xing poplar with black locust．
Key wolds Poplar，Black locust，Mixed forest，Litter，Decomposition rate
林地土壤养分的改良是杨树刺槐混交林林木生长改善和林地生产力提高的主要原因 ¨ 。混交林中地
表枯落物生物量及其养分含量大多超过非固 N树种纯林，且固N树种枯落物分解速率大于非固N树种，二
者混合可加速非固N树种枯落物的分解速率 ’ 。本试验研究了不同水分梯度杨树、刺槐纯林以及杨树
刺槐混交林枯落物分解速率，为杨树、刺槐人工林林地培肥提供理论依据。
1 试验材料与方法
试验于2000年10月在北京市顺义县潮白河林场杨树纯林、刺槐纯林和杨树刺槐混交林中分别采集杨
表1 不同枯落物养分含量状况 树、刺槐纯林和杨树刺槐混交林枯落物(纯林和混
Tab．1 Nutrient contents of diferent liters 交林林龄均为 19年)，于实验室 60℃烘干，粉碎过
lmm筛，混交林中枯落物按树种分开后 1：1混合，
不同枯落物养分含量见表 1。另于试验地中分别
采取纯林和混交林 0～20cm土层土壤作为分解枯
落物的微生物菌源。研究按文启孝等 方法进行，
在实验室称取土样 lOOg(以干土计，土壤理化性状
见表 2)，另称取枯落物 1g，将土样与相对应枯落物混匀后(如杨树纯林与杨树纯林下采集的土样混合)置于
lO00mL广口瓶内，吸取25mL浓度为0．3mol／L NaOH置于50mL烧杯内作为C()2的吸收杯，将吸收杯挂在
广口瓶内塑料盖的下方，再将吸收杯连同塑料内盖悬挂于瓶内枯落物上端，设置最大持水量、田间持水量、
70％田间持水量、40％田间持水量和20％田问持水量 5个水分梯度，观察不同土壤含水量对枯落物分解速
*国家自然科学基金项目(39870643)资助
收稿 日期 ：2003—02-01 改回日期 ：2003—03—16
第 3期 张鼎华等：杨树刺槐混交林枯落物分解速率的研究
率的影响，每处
理 重 复 2次。
于 28℃ 恒 温培
养且定期称重
补充水分，通过
标准盐酸滴定
测定不 同时期
释放 出的 C()2
表2 不同林木0~20cm土层土壤理化性状
Tab．2 Physical and chemical properties of different soils from 0 tO 20crn layer
量，至培养44d后由于分解率较低，故将原试验用 25mL浓度为0．1tool／L NaOH溶液更换为25mL 0．3mol／L
NaOH溶液，并计算枯落物分解速率。整个试验共进行 124d。所有数据均为每处理 2个重复的平均值，其
中枯落物分解速率(R )为：
Rd=( 。一V0)×N ×0．O06／W0×100％ (1)
式中， 。为对照盐酸滴定量(mL)，V 为各处理盐酸滴定量(mL)，W。为各处理样品有机碳总量(g)，0．006
为相当于 lmmol盐酸溶液 C的克数。
2 结果与分析
2．1 不同土壤含水量枯落物分解速率
由表 3可知不同土壤含水量各枯落物分解速率不同，培养前 7d内70％田间持水量处理枯落物分解率
基本最大。70％田间持水量的最大分解速率出现在培养前 4d(混交林、刺槐纯林、杨树纯林枯落物平均每天
分解速率分别为枯落物总 C 1．87％、2．01％和 1．35％)，随土壤含水量的增加和减少，枯落物最大分解速率
出现时间略呈滞后(培养4～7d)。培养第 14d后最大持水量处理枯落物分解速率超过 70％田间持水量处
理，培养 26d时田间持水量处理枯落物分解速率也基本超过 70％田间持水量处理。此时 70％田间持水量处
理已达培养期间 C矿化总量的70％左右，40％田间持水量和田间持水量处理均达 60％左右，20％田间持水
量和最大持水量处理则达 55％左右。培养 26d后各枯落物分解速率呈规律性变化，土壤含水量越大，枯落
物分解速率亦越大，该趋势一直持续到培养结束。培养 124d时土壤含水量越小的处理其分解速率明显较
低，而含水量大的处理，如最大持水量处理仍保持较高的分解速率。
表3 不同土壤含水量枯落物分解速率
Tab．3 The litter decomposition rate under diferent soil water contents
嫌气条件下植物有机物的分解速率低于好气分解而导致高腐殖化系数的概念确立已久，本研究结果却
与之大相径庭。其原因可能是有机物分解的许多概念是从排水良好的土壤上发展起来的，以往对淹水土壤
上有机物分解的研究较少，不同土壤含水量的有机物分解对比试验则更少 引。土壤枯落物好气分解和嫌气
中 国 生 态 农 业 学 报 第 12卷
分解除生物转化过程、代谢产物等不同外，最重要的差别在于代谢过程中能量释放的大小不同。好气呼吸电
子受体是外部空气中的氧，其单位有机物分解释放能量和合成的微生物生物量均较高；嫌气呼吸电子受体为
所分解有机物组织内的含氧物质，其单位有机物分解释放的能量与合成的微生物生物量均较低。故嫌气微
生物必须分解更多的有机物才能释放相当于好气微生物所释放的能量。好气、兼嫌气和嫌气微生物合成自
身细胞所需能量并无太大差异，故微生物代谢过程中好气、嫌气微生物所需能量并不因环境和微生物群落的
不同而有很大差异，只要有机物分解不因其他环境条件而受阻，则嫌气微生物分解自身细胞所需能量就必须
通过分解比好气条件下所需更多的有机物所取得。从该假设出发，嫌气分解和好气分解问能量释放的差异
似乎可作为嫌气条件下有机物分解快、残留少的理论依据。黄东迈等 对水田和旱地有机物分解速率研究
结果支持了这一假设 J。
2．2 相同土壤含水量枯落物分解速率
由表 3可知相同土壤含水量不同枯落物分解速率存在较大差异，且各土壤含水量其分解速率依次为刺
槐纯林>杨树刺槐混交林>杨树纯林。有机物分解受 C／N值的限制早已为人们所了解。C／N值与植物残
体有机物组成关系较大，一般 C／N值较低有机物含糖、淀粉等易分解成分较多，而含纤维素、半纤维素和木
质素等难分解成分较少 ]，故 C／ 值低的有机物易分解。植物残体 C／N值与其有机态氮素矿化率问存在高
度负相关关系，C／N值越低，矿化率则越高，反之 C／N值越高，矿化率则越低。通常 C／N值为20时N矿化率
为零，即C／N值<20时能生成无机态氮素，C／ 值>20时来自土壤的无机态氮素还要发生有机化 J。缺 N
枯落物分解时总有 1个 N素含量富集的阶段(通过降水、自生固氮菌固N及菌丝从土壤中直接吸收等)，待
C／N值达到一定比值时分解才能顺利进行。由表 1可知枯落物 C／N值依次为刺槐纯林(17．5)<混交林
(22．6)<杨树纯林(29．9)。刺槐为固N树种，不但 自身有机物组成 C／N值较低，且与杨树混交后能降低混
交林枯落物 C／N值，加快其分解速度。实际营林工作中枯落物应既有一定分解，又有一定残留，做到林木生
长良好的同时，又可不断提高土壤肥力，营林工作者可通过营林措施合理调整枯落物的C／N值，如通过施加
N肥、加入不同种类的枯落物(通过问、套种不同植物种类)以及不同树种的合理混交等达到该目的。
2．3 土壤原有机物分解模式
土壤C素平衡中土壤原有机碳分解速率是重要参数之一。本研究不加枯落物对照的分解速率为原土壤
有机碳分解速率。研究表明不同树种和水分下原土壤有机碳分解速率模式均与枯落物分解模式基本相同。
3 小 结
杨树纯林、刺槐纯林和杨树刺槐混交林枯落物分解速率随土壤水分的增大而增加，土壤含水量达最大持
水量时其分解速率达最大值。枯落物起始分解速率以70％田问持水量处理为最大，达到最大分解速率的时
间为4d，其他土壤含水量处理起始分解存在滞后现象，达最大分解速率的时间为 7d左右。各土壤含水量不
同枯落物分解速率依次为刺槐纯林>杨树刺槐混交林>杨树纯林，其原因是刺槐纯林枯落物 C／N值较高，
而杨树纯林枯落物 C／N值较小的缘故。刺槐与杨树混交可降低枯落物 C／N值，从而加快枯落物分解。
参 考 文 献
1 贾黎明，翟明普 ，智 信等．杨树刺槐混交林生长状况及生产力．混交林研究．北京 ：中国林业出版社，1997．11～17
2 贾黎明，翟明普，胡延杰等．杨树刺槐混交林养分状况．混交林研究．北京：中国林业出版社，1997．35～41
3 翟明普等．北京西山地区侧柏刺槐混交林的研究Ⅱ混交林营养状况和侧柏叶的叶绿素含量．北京林业大学学报，1991，13(增刊)：
128——134
4 文启孝等．土壤有机质研究法．北京：中国农业出版社，1984
5 黄东迈，朱培立，王志明等．旱地和水田有机碳分解速率的探讨和质疑．土壤学报，1998，35(4)：482-492
6 [Et]熊田恭一，李庆荣等译．土壤有机质的化学．北京：科学出版社，1984
7 Binkley D．Mixtures of nitrogen—fixing and non—nitrogen—fixing tree species．The Ecology of Mixed—Species Stands of Tree．Oxford：Blackwel
Scientific Publications，1992．99～123
8 ~ nlre C．，et a1．Decomposition of roots of black alder and hybrid poplar in short rotation plantings：nitrogen and lignin contro1．Plant and
Soil，1991，138(1)：123～132
9 Fyles J．W ．，et a1．Interaction of douglas-firwith redalderand sala foliagelitter during decomposition．Can．J．For．Res．，1993，23：358
10 Taylor B．R．Decomposition of populus tremuloides leaf litter accelerated by addition of alnus crispa liter．Can．J．For．Res．，1989，19：674
1 1 White D．L．，et a1．Litter decomposition in southern appalachian black locuSt and pin—hardwoad stands：litter quality and nitrogendynamies．
Can．J．For．Res．，1988，18：54～63