全 文 ：黄土高原不同植物凋落物的分解特性*
李摇 云1,2 摇 周建斌1 摇 董燕捷1 摇 夏志敏1 摇 陈竹君1**
( 1西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 712100; 2四川农业大学资源环境学院, 成都 611130)
摘摇 要摇 以黄土高原区典型植物刺槐、小叶杨、沙棘、沙柳、苜蓿和长芒草的凋落物为对象,采
用网袋法研究了半干旱区(神木)分解过程中,单种、两种及 3 种凋落物等质量配比混合后其
质量、碳和氮的动态变化.结果表明: 在整个分解过程中,不同处理凋落物的质量损失率,全
碳、全氮的释放速率以及可溶性有机碳和可溶性总氮的含量均表现为前期大于后期.经过 412
d的分解,3 种凋落物混合后的平均质量损失率高于两种混合凋落物,单种凋落物最低.到分
解试验结束时,不同处理凋落物的全碳、全氮平均释放率均表现为单种>两种混合>3 种混合;
而不同处理的可溶性有机碳平均含量表现为两种混合>单种>3 种混合,但未达到显著水平;
可溶性总氮含量则为 3 种混合>两种混合>单种,达到显著水平.凋落物的质量损失率与可溶
性有机物,特别是可溶性有机碳具有一定的相关性.从质量损失率来看,小叶杨、沙棘与苜蓿
凋落物的组合为最佳组合.建议在黄土高原区退耕还林还草工程建设中,合理增加植物种类
多样性,促进土壤改善养分状况.
关键词摇 黄土高原摇 混合凋落物摇 可溶性有机碳摇 可溶性总氮
文章编号摇 1001-9332(2012)12-3309-08摇 中图分类号摇 S154. 4摇 文献标识码摇 A
Decomposition of different plant litters in Loess Plateau of Northwest China. LI Yun1,2,
ZHOU Jian鄄bin1, DONG Yan鄄jie1, XIA Zhi鄄min1, CHEN Zhu鄄jun1 ( 1College of Resources and En鄄
vironment, Northwest A & F University, Yangling 712100, Shaanxi, China; 2College of Resources
and Environment, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China ) . 鄄Chin. J. Appl.
Ecol. ,2012,23(12): 3309-3316.
Abstract: Taking the litters of species Hippophae rhamnoides, Medicago sativa, Populus simonii,
Robinia pseudoacaci, Salix psammophila, and Stipa bungeana in the Loess Plateau of Northeast Chi鄄
na as test objects, and by using mesh bags, this paper studied the dynamic changes of the litters
mass, carbon, and nitrogen during decomposition after buried in the field in semiarid region. The
litters buried were from one, two, or three of the plant species, and mixed thoroughly with equal
proportion of masses. During decomposition, the mass loss rate, total carbon and nitrogen release
rates, and total soluble carbon and nitrogen contents of different litters were higher at the early than
at the later decomposition stage. After 412 d decomposition, the average mass loss rate of the litters
was in the order of mixed litters of three plant species > mixed litters of two plant species > one
plant species litter. By the end of this experiment, the average release rates of the litter total carbon
and nitrogen ranked as one plant species litter > mixed litters of two plant species > mixed litters of
three plant species, the litter soluble organic carbon content was mixed litters of two plant species >
mixed litters of three plant species > one plant species litter, while the litter soluble total nitrogen
content was mixed litters of three plant species > mixed litters of two plant species > one plant spe鄄
cies litter. Correlation analysis showed that the litter mass loss rate had definite correlation with the
litter soluble organic matter, especially soluble organic carbon. From the viewpoint of mass loss
rate, the mixture of the litters of P. simonii, H. rhamnoide, and M. sativa was the optimum. It
was suggested that in the process of returning farmland into forestland and grassland in the gully and
valley region of Loess Plateau, it would be required to rationally increase plant species diversity to
improve soil fertility.
Key words: Loess Plateau, mixed litter, soluble organic carbon, soluble total nitrogen.
*“十一五冶国家科技支撑计划项目(2007BAD89B02)、国家自然科学基金项目(40571087)、西北农林科技大学拔尖人才支持计划项目(2006)
和四川农业大学博士专项(01470404)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zjchen@ nwsuaf. edu. cn
2012鄄04鄄19 收稿,2012鄄09鄄11 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 12 月摇 第 23 卷摇 第 12 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Dec. 2012,23(12): 3309-3316
摇 摇 凋落物是植被生长发育过程中新陈代谢的产
物,是植被和土壤之间的一个重要通量.凋落物在维
持土壤肥力、保证植物再生长养分的可利用性中起
着重要作用[1-2] . 凋落物的分解在维持林地生态系
统生产力、净碳储量、土壤有机质的形成以及群落演
替等方面具有不可替代的作用[3-4],也是生态系统
物质循环和能量转换的主要途径[5-6] . 前人对凋落
物凋落和分解已经进行了大量的研究[7-11],但对黄
土高原退耕还林还草区的研究尚少见报道.
黄土高原丘陵区是我国乃至世界上水土流失最
为严重的地区之一.从 2002 年起,国家在这一地区
实施了以退耕还林还草为主的生态建设,迄今植被
覆盖率已由 12%上升至 33. 2% ,环境得到改善的区
域占黄土高原总面积的 42. 8% .目前有关黄土高原
区退耕还林还草后生态系统的变化研究报道,大多
集中于退耕后对减少径流泥沙及养分流失[12]、土壤
有机质[13]和土壤微生物生物量的变化[14-15]等方
面,而关于退耕还林还草后不同种类凋落物及配比
后的凋落物分解及其营养元素的变化尚缺乏研究.
因此,本试验选取黄土高原地区 6 种典型植物
凋落物作为研究对象,采用网袋法研究了陕西神木
不同种类凋落物及配比后的分解过程中全碳、全氮、
可溶性有机碳及可溶性总氮含量的变化,旨在为该
区的生态恢复与重建提供理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 凋落物的收集
供试凋落物于 2009 年 3 月采自位于陕西省神
木县城以西 14 km处的六道沟流域的中国科学院水
利部水土保持研究所神木侵蚀与环境试验站(38毅
46忆—38毅51忆 N, 110毅21忆—110毅23忆 E),海拔 1094 ~
1274 m.该地区属典型的半干旱气候,年均气温 8. 4
益,极端最高气温 38. 9 益,极端最低气温-28. 1 益 .
多年平均降水量为 437. 4 mm,其中 6—9 月降水量
占年降水量的 70%左右,平均干燥度 1. 8,无霜期
169 d.
采集当地分布较为广泛的同一林地主要植被类
型的植物凋落物. 其中,乔木为刺槐(Robinia pseud鄄
oacacia)和小叶杨 (Populus simonii),灌木为沙棘
(Hippophae rhamnoides)和沙柳(Salix psammophila),
草本植物为紫花苜蓿 (Medicago sativa)和长芒草
(Stipa bungeana).采样时,乔、灌木均收集地面当年
凋落的叶片,草本植物刈割其整个地上部分.每一样
品的采集均采用“S冶型多点取样法,每个点收集约
0. 5 kg,每种样品的采样量约 32 kg.采回后置 60 益
烘箱内烘至恒量.将烘干的植物凋落物取部分粉碎
过筛(0. 5 ~ 1. 0 mm)后,测定植物体碳、氮及可溶性
碳、氮含量(表 1).
1郾 2摇 试验设计
采用网袋法进行凋落物田间分解试验.所用尼
龙网袋大小为 20 cm伊15 cm,网孔约为 1 mm伊1 mm.
分别将上述乔木、灌木和草本植物 3 类 6 种不同种
类凋落物按单种、乔木与灌木、乔木与草本植物、灌
木与草本植物分别按照质量分数的 1 颐 1 混合,乔
木、灌木与草本植物间按照质量分数的 1 颐 1 颐 1 混
合,称取 12 g(烘干基)装入尼龙网袋中,共组成 26
个处理.每个处理重复 15 次. 于 2009 年 6 月 25 日
埋入神木试验站( 38毅47忆36义 N, 110毅21忆46义 E,海拔
1217 m)农田土壤 15 cm 深处[16],尼龙袋之间相隔
10 cm,在尼龙袋的里外均用塑料标签进行编号;同
时,在试验地点土层 15 cm 深处埋入全密封袖珍温
度记录仪(TBI32-20+50),定期测定试验期间土壤
温度(图 1).
摇 摇 2009 年 8 月 25 日、10 月 25 日和 2010 年 8 月
11 日分别取出埋入土中的尼龙网袋,每个处理 3 个
重复,小心去掉泥土和新长入的细根,装入塑料袋中
带回实验室,置 60 益烘箱中烘至恒量后,称量,粉
碎,测定残留凋落物的全碳、全氮含量.
表 1摇 植物凋落物的主要化学成分
Table 1摇 Main chemical properties of the plant litters (means依SD, n=5)
林型
Forest type
编号
No.
凋落物
Plant litter
全碳
TC
(g·kg-1)
全氮
TN
(g·kg-1)
可溶性有机碳
SOC
(g·kg- 1)
可溶性总氮
STN
(g·kg-1)
C / N
乔木 A 刺槐 R. pseudoacacia 396. 26依12. 15 14. 64依0. 07 49. 70依0. 10 0. 822依0. 003 27. 07
Tree B 小叶杨 P. simonii 384. 31依5. 56 6. 96依0. 02 72. 52依0. 05 1. 068依0. 023 55. 22
灌木 C 沙棘 H. rhamnoides 326. 41依1. 17 18. 63依0. 10 24. 39依0. 03 0. 386依0. 002 17. 52
Shrub D 沙柳 S. psammophila 379. 12依1. 84 13. 67依0. 30 43. 71依0. 59 0. 908依0. 016 27. 73
草本 E 苜蓿 M. sativa 424. 23依0. 93 11. 29依0. 13 14. 43依0. 20 0. 681依0. 026 37. 57
Grass F 长芒草 S. bungeana 402. 13依0. 65 7. 05依0. 09 12. 20依0. 02 0. 360依0. 005 57. 04
0133 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
图 1摇 2009—2010 年试验期间试验点的日平均土壤温度
Fig. 1摇 Averaged dayly temperature during 2009 and 2010.
1郾 3摇 测定方法
植物凋落物中的碳含量采用重铬酸钾容量法鄄
外加热(油浴加热)法测定;氮含量用 H2SO4 鄄H2O2
消煮后,凯氏法测定[17] .凋落物中可溶性有机碳、氮
的提取方法:称取粉碎后的植物样品 2 g 于 150 mL
三角瓶中,然后加入 60 mL蒸馏水,在往复振荡机上
振荡 0. 5 h,静置,取上清液在-0. 08 MPa 下过孔径
为 0. 45 滋m 滤膜(使用前首先要用蒸馏水淋洗滤
膜,以淋洗滤膜可能残留的有机组分)过滤,即获得
植物凋落物提取液,测定其中可溶性有机碳(soluble
organic carbon, SOC)、可溶性总氮( soluble total ni鄄
trogen, STN)的含量.可溶性总氮采用过硫酸钾氧化
法测定[18];可溶性有机碳采用 TOC 分析仪(Phoenix
8000)测定.
1郾 4摇 数据处理
凋落物质量损失率(Dm i):
Dm i = (驻M / M0)伊100%
式中:驻M为所取样品的质量损失量(g);M0为起始
时分解袋内样品质量(g).
凋落物养分释放率(E i):
E i =[(e0-ei) / e0]伊100%
式中:E i为第 i个月养分释放率(% );ei为第 i 个月
所取样品养分残留量(g);e0为凋落物初始养分含量
(g);驻ei为正时,养分元素表现为净释放,为负时表
现为净富集.
所有数据均采用 Excel 2003 和 SAS 8. 0 软件进
行处理,采用平均值依标准差(n = 3)表示.采用单因
素方差分析( one鄄way ANOVA)和最小显著差异法
(LSD)比较不同处理间的差异,显著性水平设定为
a=0. 05.
表 2摇 不同凋落物损失率随时间的变化
Table 2摇 Temporal variation of decomposition rate of dif鄄
ferent litters (%)
处理
Treatment
2009鄄08鄄25 2009鄄10鄄25 2010鄄08鄄11
A 28. 4依0. 5ef 33. 3依0. 4ef 42. 1依0. 1f
B 19. 4依1. 0k 20. 0依0. 8m 31. 7依0. 6n
C 18. 3依0. 1k 25. 3依0. 7l 26. 4依0. 2o
D 34. 5依1. 3b 38. 1依0. 9a 44. 9依0. 1c
E 28. 2依0. 1fg 35. 0依0. 8cd 38. 9依0. 7hi
F 36. 5依1. 2a 36. 8依0. 9ab 38. 2依0. 1j
平均 Average 27. 6依3. 06 31. 4依2. 9 37. 1依2. 8
A+C 25. 7依0. 4h 29. 5依1. 2i 33. 8依0. 5m
A+D 28. 8依0. 8ef 33. 8依0. 6def 41. 7依0. 5f
B+C 21. 0依1. 6j 24. 1依0. 7l 38. 5依0. 3ij
B+D 28. 7依0. 7ef 32. 5依1. 2fgh 38. 7依0. 3ij
A+E 27. 9依0. 9fg 31. 3依0. 8h 43. 1依0. 3e
A+F 31. 1依0. 2d 33. 4依0. 5ef 46. 3依0. 4a
B+E 24. 0依0. 1i 31. 7依0. 5gh 35. 4依0. 4l
B+F 21. 0依0. 8j 26. 8依0. 1k 37. 5依0. 1k
C+E 24. 2依0. 8i 28. 7依0. 1i 38. 6依0. 4ij
C+F 24. 8依0. 1hi 28. 3依1. 2ij 39. 5依0. 3gh
D+E 32. 8依0. 9c 34. 5依0. 4de 44. 0依0. 5d
D+F 29. 8依0. 5e 33. 5依0. 3ef 39. 4依0. 3gh
平均 Average 26. 6依1. 2 30. 7依0. 9 39. 7依1. 0
A+C+E 28. 3依0. 5fg 31. 2依1. 0h 39. 7依0. 4g
A+C+F 28. 9依0. 9ef 33. 1依0. 6efg 42. 0依0. 4f
A+D+E 28. 1依0. 4fg 36. 0依0. 7bc 45. 8依0. 2ab
A+D+F 27. 0依0. 4g 33. 1依0. 8efg 38. 9依0. 2hi
B+C+E 24. 1依0. 6i 29. 5依1. 8i 45. 5依0. 4b
B+C+F 23. 6依0. 1i 27. 3依0. 2jk 42. 7依0. 3e
B+D+E 24. 1依1. 4i 34. 0依0. 1def 38. 2依0. 3j
B+D+F 24. 8依0. 4hi 26. 7依0. 1k 45. 4依0. 2bc
平均 Average 26. 0依0. 8 31. 4依1. 2 42. 3依1. 1
同列数据不同字母表示显著差异(P<0. 05) Values with different let鄄
ters in the same column meant significant difference at 0. 05 level. 下同
The same below.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同植物凋落物质量的月变化
由表 2 可以看出,从试验开始至 2009 年 10 月
25 日的 4 个月中,凋落物的质量明显减少,平均质
量损失率达 31. 2% . 而从 2009 年 10 月 25 日至
2010 年 8 月 11 日,凋落物损失率仅减少约 10% .
不同时期各单种凋落物质量损失率的变化不
同.其中,不同单种凋落物损失率最大差异出现在
2010 年 8 月 11 日,高出最低质量损失率约 18郾 5% .
在整个试验过程中,小叶杨和沙棘凋落物的质量损
失率显著低于其他 4 种凋落物.到试验结束时,沙棘
凋落物的质量损失率最低,而沙柳凋落物的质量损
失率最高(P<0. 05,n = 3).在整个试验期间内,草本
植物凋落物的平均质量损失率显著高于乔木和灌木
(n=6).
113312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 云等: 黄土高原不同植物凋落物的分解特性摇 摇 摇 摇
到试验结束时,两种凋落物混合后的质量平均
损失率高于单种凋落物,但是未达到显著水平.从试
验开始至 2009 年 10 月 25 日,小叶杨与沙棘、小叶
杨与长芒草混合凋落物的质量损失率均低于其他两
种凋落物的混合物;而刺槐与长芒草、沙柳与苜蓿、
沙柳与长芒草混合凋落物的质量损失率最高. 到试
验结束时,小叶杨与沙棘、刺槐与苜蓿、刺槐与长芒
草、沙棘与长芒草混合凋落物的质量损失率均高于
任一单种凋落物.
试验结束时 3 种凋落物混合后的质量平均损失
率显著高于两种混合凋落物,且 3 种凋落物混合后
的质量损失率差异较小. 与单种凋落物的质量损失
率相比,刺槐、沙柳与苜蓿,小叶杨、沙棘与苜蓿,小
叶杨、沙棘与长芒草,小叶杨、沙柳与苜蓿混合凋落
物的质量损失率均高于任一单种凋落物.
2郾 2摇 不同凋落物全碳、全氮的释放特性
2郾 2郾 1 凋落物全碳的变化 摇 由表 3 可以看出,不同
凋落物分解过程中全碳的阶段释放率均是2009年
表 3摇 不同凋落物全碳释放率随时间的变化
Table 3摇 Temporal variation of carbon release rate of dif鄄
ferent litters (%)
处理
Treatment
2009鄄08鄄25 2009鄄10鄄25 2010鄄08鄄11
A 33. 9依0. 4b 44. 2依0. 2b 55. 6依1. 0a
B 19. 0依0. 4m 28. 0依0. 3q 44. 4依2. 1de
C 16. 8依0. 2o 23. 6依0. 2u 31. 6依0. 8n
D 31. 5依0. 9c 42. 0依0. 2c 51. 7依0. 2b
E 23. 8依0. 1j 36. 8依0. 1h 44. 7依1. 0de
F 26. 0依0. 3h 16. 5依0. 1v 33. 8依0. 5lm
平均 Average 25. 2依2. 7 31. 8依4. 5 43. 6依3. 9
A+C 26. 5依0. 3h 35. 4依0. 2j 36. 0依1. 4jk
A+D 28. 1依0. 3f 39. 8依0. 1f 42. 1依1. 2fg
B+C 18. 0依0. 4n 25. 2依0. 2r 37. 0依0. 2ij
B+D 28. 3依0. 2f 35. 9依0. 2i 42. 3依0. 6f
A+E 27. 6依0. 2g 41. 6依0. 2d 46. 0依0. 3d
A+F 31. 5依0. 4c 40. 3依0. 1e 48. 6依0. 2c
B+E 29. 5依0. 4e 36. 6依0. 2h 39. 2依1. 4h
B+F 18. 5依0. 2mn 30. 2依0. 1o 42. 6依1. 3f
C+E 14. 8依0. 1p 24. 8依0. 1s 31. 9依0. 9n
C+F 14. 6依0. 4p 24. 2依0. 2t 33. 4依0. 9lmn
D+E 24. 2依0. 3ij 31. 9依0. 1l 38. 7依0. 4hi
D+F 18. 2依0. 2n 29. 9依0. 2p 33. 9依0. 6lm
平均 Average 23. 3依1. 8 33. 0依1. 8 39. 3依1. 5
A+C+E 21. 7依0. 1l 31. 4依0. 1m 35. 2依1. 0kl
A+C+F 30. 1依0. 5d 40. 2依0. 1e 40. 4依1. 7gh
A+D+E 24. 5依0. 4i 37. 6依0. 2g 42. 2依0. 4fg
A+D+F 21. 3依0. 2l 31. 0依0. 1n 32. 5依0. 8mn
B+C+E 23. 2依0. 1k 34. 4依0. 1k 43. 3依0. 9ef
B+C+F 12. 8依0. 2q 24. 9依0. 1s 31. 9依0. 2n
B+D+E 38. 5依0. 3a 47. 2依0. 1a 49. 2依2. 0c
B+D+F 13. 1依0. 3q 23. 8依0. 1u 37. 0依0. 8ij
平均 Average 23. 2依3. 0 33. 8依2. 8 39. 0依2. 1
6 月 25 日至 8 月 25 日最高,8 月 25 日至 10 月 25
日其次,随后缓慢释放.
单种凋落物分解过程中全碳的释放率差异显
著.在整个分解过程中,沙棘凋落物的全碳释放率在
试验开始的两个月内和试验结束时均显著低于其他
单种凋落物,而刺槐凋落物的全碳释放率一直显著
高于其他单种凋落物(n=3).在 2009 年 10 月 25 日
以后的分解过程中,乔木类凋落物平均全碳释放率
显著高于草本植物,灌木类凋落物最低(n=6).
试验前期两种凋落物混合后的全碳平均释放率
高于单种凋落物,后期低于单种凋落物(P<0. 05).
在分解试验过程中,沙棘与苜蓿、沙棘与长芒草混合
凋落物全碳释放率明显低于其他两种凋落物混合处
理,而刺槐与长芒草混合凋落物全碳释放率一直较
高.到分解试验结束时,小叶杨与长芒草和沙棘与长
芒草混合凋落物全碳释放率均显著高于任一单种凋
落物.
在整个试验过程中,3 种凋落物混合后各处理
的全碳释放率差异减小,且小叶杨、沙棘与长芒草的
混合凋落物全碳释放率一直较低,而小叶杨、沙柳与
苜蓿混合凋落物的全碳释放率一直最高. 到试验结
束时,不同混合凋落物的全碳释放率的趋势表现为:
单种>两种混合>3 种混合.
2郾 2郾 2 凋落物全氮释放的变化 摇 由表 4 可以看出,
从试验开始至 2009 年 10 月 25 日的 4 个月内,单
种、两种混合及 3 种混合后凋落物的全氮释放率均
最高;而后凋落物的全氮缓慢释放.
单种凋落物分解过程中的全氮释放率差异显
著.在整个试验过程中,沙棘和沙柳凋落物全氮释放
率均较低,以沙柳最低;草本类植物凋落物平均全氮
释放率高于乔木,灌木类凋落物最低.
两种凋落物混合后各处理全氮释放率差异显
著.在整个试验过程中,刺槐与沙棘、沙棘与苜蓿和
沙棘与长芒草混合凋落物全氮释放率均较低;沙柳
与苜蓿混合凋落物的全氮释放率较高,且在 2009 年
10 月 25 日显著高于其他两种凋落物混合处理. 至
试验结束时,与单种相比,刺槐与沙棘、刺槐与长芒
草、小叶杨与长芒草、沙棘与苜蓿和沙棘与长芒草凋
落物混合后抑制了全氮的释放;而沙柳与苜蓿凋落
物混合后促进了全氮的释放.
在整个试验过程中,刺槐、沙柳与苜蓿混合凋落
物的全氮释放率显著高于其他 3 种混合凋落物;而
小叶杨、沙棘与长芒草混合凋落物的全氮释放率最
低 ,且达到显著水平.试验结束时,与单种相比,刺
2133 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
表 4摇 不同凋落物全氮释放率随时间的变化
Table 4摇 Temporal variation of nitrogen release rate of dif鄄
ferent litters (%)
处理
Treatment
2009鄄08鄄25 2009鄄10鄄25 2010鄄08鄄11
A 19. 6依0. 5g 23. 3依0. 2l 32. 7依0. 3h
B 21. 8依0. 7f 35. 1依0. 1c 40. 6依0. 2b
C 19. 3依0. 3g 19. 9依0. 2n 23. 5依0. 2o
D 15. 9依0. 9i 17. 3依0. 2o 20. 6依0. 2q
E 30. 8依0. 9b 32. 9依0. 2e 34. 8依0. 2f
F 26. 8依0. 9d 37. 3依0. 6a 43. 5依0. 1a
平均 Average 22. 4依2. 2 27. 6依3. 5 32. 6依3. 7
A+C 15. 6依0. 1i 16. 1依0. 1p 17. 5依0. 8s
A+D 16. 2依0. 2i 20. 1依0. 2n 24. 0依0. 1o
B+C 6. 9依0. 6l 15. 8依0. 2q 26. 8依0. 5l
B+D 17. 8依0. 3h 22. 8依0. 1m 33. 8依0. 4g
A+E 21. 4依0. 3f 27. 0依0. 2h 28. 4依0. 3j
A+F 19. 4依0. 4g 26. 4依0. 1i 27. 5依0. 1k
B+E 22. 9依0. 6e 23. 8依0. 1k 33. 3依0. 1g
B+F 8. 5依0. 3k 32. 0依0. 1f 39. 1依0. 3c
C+E 5. 4依0. 1m 15. 6依0. 1q 20. 1依0. 7q
C+F 9. 1依0. 1k 12. 9依0. 1s 17. 1依0. 2s
D+E 23. 7依0. 8e 33. 5依0. 1d 35. 3依0. 3e
D+F 19. 2依0. 6g 24. 6依0. 2j 27. 5依0. 2k
平均 Average 15. 5依2. 1 22. 5依2. 4 27. 5依2. 7
A+C+E 17. 2依0. 8h 19. 9依0. 1n 24. 9依0. 3n
A+C+F 28. 8依0. 1c 29. 9依0. 2g 32. 4依0. 1h
A+D+E 33. 2依0. 3a 35. 4依0. 1b 37. 4依0. 1d
A+D+F 19. 2依0. 1g 20. 0依0. 2n 22. 3依0. 1p
B+C+E 23. 0依0. 4e 26. 5依0. 2i 27. 1依0. 3k
B+C+F 13. 9依0. 3j 14. 6依0. 1r 18. 4依0. 4r
B+D+E 19. 7依0. 6g 23. 3依0. 3l 25. 7依0. 2m
B+D+F 17. 4依0. 9h 27. 1依0. 1h 30. 5依0. 5i
平均 Average 21. 6依2. 3 24. 6依2. 3 27. 3依2. 1
槐、沙柳与苜蓿凋落物相混合促进了全氮的释放,而
小叶杨、沙棘与长芒草凋落物相混合显著抑制了全
氮的释放.
2郾 3摇 不同凋落物残留物中可溶性有机碳、可溶性总
氮含量的变化
2郾 3郾 1 可溶性有机碳含量 摇 由表 5 可以看出,随着
试验的进行,不同处理凋落物的可溶性有机碳含量
呈下降趋势;且从试验开始至 2009 年 8 月 25 日下
降幅度最大,而后缓慢下降.
不同单种凋落物可溶性有机碳在分解过程中差
异显著.从 2009 年 8 月 25 日至试验结束,刺槐凋落
物可溶性有机碳含量一直显著低于其他 5 种凋落
物;而沙柳和长芒草凋落物可溶性有机碳含量较高.
草本类植物凋落物可溶性有机碳含量高于灌木类,
乔木类可溶性有机碳含量最低.
两种凋落物混合后,在分解过程中可溶性有机
碳的含量差异显著 . 从2009年8月25日至试验结
表 5摇 凋落物分解过程中可溶性有机碳含量的变化
Table 5 摇 Dynamics of soluble organic carbon ( g·kg-1 )
during litter decomposition
处理
Treatment
2009鄄06鄄25 2009鄄08鄄25 2009鄄10鄄25 2010鄄08鄄11
A 49. 70 13. 62依0. 56o 5. 90依0. 57q 1. 95依0. 56n
B 72. 52 22. 05依0. 32f 14. 41依0. 33k 10. 38依0. 32g
C 24. 39 19. 14依0. 32i 12. 12依0. 33mn 7. 46依0. 32j
D 43. 71 24. 00依0. 32d 16. 38依0. 33gh 12. 32依0. 32cd
E 14. 43 19. 95依0. 49h 12. 28依0. 49mn 8. 43依0. 32hi
F 12. 20 27. 57依0. 32c 19. 98依0. 33c 12. 00依0. 32def
平均 Average 36. 16依9. 57 21. 05依1. 93 13. 51依1. 93 8. 76依1. 57
A+C 37. 05 31. 78依0. 32b 31. 12依0. 33b 27. 57依0. 32b
A+D 46. 70 20. 92依0. 49g 13. 27依0. 49l 9. 08依0. 32h
B+C 48. 46 24. 00依0. 32d 16. 05依0. 66hi 12. 32依0. 32cd
B+D 58. 11 48. 16依0. 49a 40. 62依0. 33a 36. 49依0. 49a
A+E 32. 07 18. 39依0. 05j 15. 46依0. 69ij 8. 50依0. 31hi
A+F 30. 95 24. 00依0. 32d 16. 21依0. 49hi 12. 16依0. 49de
B+E 43. 48 24. 65依0. 32d 17. 03依0. 33fg 12. 97依0. 32c
B+F 42. 36 21. 08依0. 32g 16. 70依0. 03gh 11. 35依0. 65f
C+E 19. 41 22. 96依0. 33e 17. 30依0. 57ef 11. 49依0. 33ef
C+F 18. 30 13. 71依0. 33o 11. 04依0. 33o 4. 60依0. 33l
D+E 29. 07 17. 68依0. 33k 15. 00依0. 33jk 7. 88依0. 57ij
D+F 27. 95 22. 30依0. 57f 17. 96依0. 33e 12. 15依0. 87de
平均 Average 36. 16依3. 48 24. 14依2. 53 18. 98依2. 41 13. 88依2. 60
A+C+E 29. 51 12. 06依0. 66p 9. 06依0. 66p 2. 30依0. 33n
A+C+F 28. 76 15. 69依0. 33m 12. 69依0. 33lm 6. 24依0. 33k
A+D+E 35. 95 11. 73依0. 33p 8. 73依0. 33p 2. 30依0. 33n
A+D+F 35. 20 15. 69依0. 33m 13. 35依0. 57l 6. 24依0. 33k
B+C+E 37. 12 15. 03依0. 33n 11. 70依0. 66no 5. 25依0. 66l
B+C+F 36. 37 21. 97依0. 33f 18. 79依0. 49d 12. 48依0. 33cd
B+D+E 43. 55 9. 42依0. 01q 6. 43依0. 01q 3. 28依0. 33m
B+D+F 42. 81 17. 02依0. 33l 15. 00依0. 66jk 8. 21依0. 33i
平均 Average 36. 16依1. 89 14. 83依1. 36 11. 97依1. 39 5. 79依1. 21
束,小叶杨与沙柳混合凋落物可溶性有机碳含量显
著高于其他两种混合凋落物处理,其次是刺槐与沙
棘混合凋落物;沙棘与长芒草混合凋落物可溶性有
机碳含量最低,且达显著水平. 至试验结束时,刺槐
与沙棘、小叶杨与沙棘、小叶杨与沙柳、小叶杨与苜
蓿和沙棘与苜蓿凋落物混合后均提高了可溶性有机
碳的含量;而沙棘与长芒草和沙柳与苜蓿凋落物混
合后则降低了可溶性有机碳的含量.
在分解试验过程中,不同处理 3 种混合凋落物
的可溶性有机碳含量差异较小,但部分处理仍存在
显著性差异.从 2009 年 8 月 25 日至试验结束时,小
叶杨、沙棘与长芒草混合凋落物的可溶性有机碳含
量显著高于其他 3 种混合凋落物,其次是小叶杨、沙
柳与长芒草混合凋落物;而小叶杨、沙柳与苜蓿混合
凋落物的可溶性有机碳含量较低. 试验结束,小叶
杨、沙棘与长芒草凋落物混合后提高了可溶性有机
碳的含量;而小叶杨、沙棘与苜蓿,小叶杨、沙柳与苜
313312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 云等: 黄土高原不同植物凋落物的分解特性摇 摇 摇 摇
蓿和小叶杨、沙柳与长芒草凋落物混合后降低了可
溶性有机碳的含量.
2郾 3郾 2 可溶性总氮含量 摇 由表 6 可知,凋落物可溶
性总氮含量在 2009 年 8 月 25 日达到最高,而后缓
慢下降.
不同单种凋落物可溶性总氮含量在分解过程中
差异显著.从 2009 年 8 月 25 日至试验结束,沙棘和
苜蓿凋落物可溶性总氮含量均高于其他单种凋落
物;而小叶杨凋落物可溶性总氮含量显著低于其他
5 种凋落物.从平均值来看,从 2009 年 10 月 25 日至
试验结束,草本类植物凋落物可溶性总氮含量高于
灌木类,乔木类凋落物可溶性总氮含量最低.
两种凋落物混合后可溶性总氮含量差异显著.
刺槐与沙棘、刺槐与苜蓿、刺槐与长芒草、沙棘与苜
蓿、沙棘与长芒草和沙柳与苜蓿在 2009 年 8 月 25
日上升后逐渐下降,而其他两种凋落物混合处理的
表 6摇 凋落物分解过程中可溶性总氮含量的变化
Table 6摇 Dynamics of the soluble total nitrogen (g·kg-1)
during litter decomposition
处理
Treatment
2009鄄06鄄25 2009鄄08鄄25 2009鄄10鄄25 2010鄄08鄄11
A 0. 822 0. 548依0. 004s 0. 371依0. 001t 0. 257依0. 004o
B 1. 068 0. 456依0. 004t 0. 171依0. 004u 0. 075依0. 004q
C 0. 386 1. 243依0. 004a 0. 803依0. 003e 0. 364依0. 005k
D 0. 908 0. 695依0. 004n 0. 562依0. 005o 0. 205依0. 004p
E 0. 681 1. 122依0. 006c 0. 897依0. 004c 0. 508依0. 004g
F 0. 360 0. 637依0. 004o 0. 572依0. 007m 0. 258依0. 003o
平均 Average 0. 704依0. 117 0. 783依0. 131 0. 563依0. 109 0. 278依0. 060
A+C 0. 604 0. 918依0. 001g 0. 874依0. 006d 0. 598依0. 003a
A+D 0. 865 0. 844依0. 003i 0. 718依0. 002g 0. 553依0. 008d
B+C 0. 727 0. 691依0. 008n 0. 572依0. 002m 0. 521依0. 003f
B+D 0. 988 0. 461依0. 006t 0. 400依0. 005s 0. 309依0. 004n
A+E 0. 751 1. 040依0. 004e 0. 781依0. 003f 0. 520依0. 004f
A+F 0. 591 0. 619依0. 002q 0. 509依0. 002p 0. 330依0. 001m
B+E 0. 874 0. 579依0. 003r 0. 484依0. 005r 0. 256依0. 006o
B+F 0. 714 0. 613依0. 006q 0. 516依0. 005o 0. 429依0. 001i
C+E 0. 533 1. 220依0. 007b 1. 094依0. 005a 0. 406依0. 003j
C+F 0. 373 1. 052依0. 004d 0. 978依0. 005b 0. 520依0. 001f
D+E 0. 794 0. 628依0. 004p 0. 570依0. 002m 0. 403依0. 002j
D+F 0. 634 0. 751依0. 001k 0. 692依0. 005i 0. 548依0. 006d
平均 Average 0. 704依0. 049 0. 785依0. 067 0. 682依0. 062 0. 450依0. 032
A+C+E 0. 630 0. 998依0. 004f 0. 704依0. 005h 0. 540依0. 004e
A+C+F 0. 523 0. 767依0. 006j 0. 650依0. 001l 0. 566依0. 003c
A+D+E 0. 803 0. 739依0. 006l 0. 672依0. 003j 0. 589依0. 005b
A+D+F 0. 697 0. 878依0. 002h 0. 664依0. 001k 0. 598依0. 004a
B+C+E 0. 712 0. 744依0. 006lk 0. 675依0. 002j 0. 496依0. . 003h
B+C+F 0. 605 0. 771依0. 003j 0. 648依0. 004l 0. 504依0. 003g
B+D+E 0. 886 0. 704依0. 002m 0. 490依0. 003qr 0. 345依0. 005l
B+D+F 0. 779 0. 583依0. 003r 0. 491依0. 004q 0. 330依0. 001m
平均 Average 0. 704依0. 042 0. 773依0. 043 0. 624依0. 030 0. 496依0. 037
可溶性总氮含量在整个试验过程中均呈下降趋势.
从 2009 年 8 月 25 日至 2009 年 10 月 25 日,小叶杨
与沙柳混合凋落物的可溶性总氮含量显著低于其他
两种凋落物混合处理;而沙棘与苜蓿混合凋落物的
可溶性总氮含量最高,但未达显著水平. 试验结束
时,与单种凋落物相比,除小叶杨与苜蓿、沙棘与苜
蓿和沙柳与苜蓿凋落物混合处理外,其他两种凋落
物混合处理均提高了可溶性总氮的含量.
在分解过程中,3 种凋落物混合后各处理间的
可溶性总氮含量差异显著.从 2009 年 8 月 25 日至
2009 年 10 月 25 日,小叶杨、沙柳与长芒草混合凋
落物的可溶性有机碳含量最低. 除刺槐、沙柳与苜
蓿,小叶杨、沙柳与苜蓿和小叶杨、沙柳与长芒草凋
落物混合后可溶性总氮含量在试验期间呈下降趋势
外,其余 3 种凋落物混合的 5 个处理可溶性总氮含
量在 2009 年 8 月 25 日升高后逐渐降低. 试验结束
时,与单种凋落物相比,除小叶杨、沙棘与苜蓿,小叶
杨、沙柳与苜蓿和小叶杨、沙柳与长芒草混合凋落物
外,其余 3 种凋落物混合处理均提高了可溶性总氮
的含量.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同处理凋落物分解过程中质量损失率的变
化
本研究表明,从分解试验开始至 2009 年 8 月
25 日的 2 个月内,不同处理凋落物的质量损失率平
均为 26. 4% ;从 2009 年 8 月 25 日至 2010 年 8 月 11
日,不同处理凋落物的质量损失率平均为 12. 9% .
这是由于该地区 6—8 月是全年中温度最高的,且降
水也基本集中于这一时间段,有利于土壤微生物的
生长和活动,从而促进了凋落物的分解[19] . 这与前
人的研究结果相一致[20-21] .
从试验结束时不同凋落物的质量损失率来看,3
种凋落物混合的质量损失率高于两种凋落物混合,
单种凋落物的质量损失率最低(P<0. 05).说明将凋
落物混合后对凋落物分解具有促进作用. 这可能是
由于凋落物混合后增加了资源的异质性,改变了分
解者的丰富度[22-23] .
3郾 2摇 不同处理凋落物分解过程中碳、氮的变化
有研究表明,凋落物分解过程中养分的动态释
放模式一般有下面几种方式:淋溶寅富集寅释放模
式,富集寅释放模式及直接释放模式等[24-25] . 本试
验结果表明,从试验开始至 2009 年 10 月 25 日的前
4 个月内,不同处理凋落物全碳、全氮的释放率分别
4133 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
为 16. 8 ~ 44. 2%和 12. 8 ~ 37. 3% ;在随后的近 12
个月内,不同处理凋落物全碳、全氮的释放率平均为
7. 7%和 4. 2% . 这表明不同处理凋落物的全碳、全
氮含量基本均呈现出直接释放的模式,与前人的研
究结果不一致[5] .这可能与采样时间和气候条件等
有关.
本试验发现,不同处理凋落物的可溶性有机碳
含量呈降低趋势,且在试验开始的前 4 个月内平均
降低 21. 34 g·kg-1,之后的 10 个月内平均降低了
5. 34 g·kg-1 .这是由于该地区 6—10 月水热条件充
足,有利于可溶性有机碳的淋溶损失及微生物的利
用.这与凋落物分解过程中质量损失的规律相一致.
说明凋落物分解过程中质量的损失与可溶性有机碳
密切相关.相关分析表明,凋落物的质量损失率与可
溶性有机物,特别是可溶性有机碳有一定的相关性
(P=0. 05,n=26).这与 Tietema和 Wessel[26]的观点
相一致:在凋落物分解前期,以可溶性有机成分和无
机盐类分解为主.
从 2009 年 8 月 25 日至试验结束期间,不同凋
落物处理的可溶性总氮含量呈下降趋势;且在试验
结束时,可溶性总氮含量表现为:3 种混合>两种混
合>单种(P<0. 05),表明多种凋落物混合能促进可
溶性总氮的释放.这可能是由于质地不同的凋落物
混合在一起,增加了组分的多样性,为分解者提供了
更为有利的微环境[27] . Talyor 等[28]研究发现,由于
混合凋落物的水分吸附作用,从而改善混合凋落物
的湿度环境.
本试验表明,将不同种类凋落物混合后,在促进
其分解的同时,也促进了可溶性有机碳、可溶性总氮
含量的增加.说明混合凋落物促进了其营养物质含
量的增加,提高土壤肥力水平,从而有利于养分的再
利用,加快植被恢复进程. 因此,在黄土高原区进行
植被恢复重建时,应该考虑不同种类植物的混交造
林,人为合理地增加生物多样性,促进植被恢复. 这
对于黄土高原区生态恢复和重建具有重要的意义.
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作者简介摇 李云,女, 1980 年生,博士,讲师.主要从事土壤
植物营养学研究. E鄄mail: wya313@ yahoo. com. cn
责任编辑摇 李凤琴
6133 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷