全 文 ：福建和溪亚热带雨林落叶的分解动态*
邵　成　郑文教　林　鹏　(厦门大学, 厦门 361005)
Dynamics of litter decomposition in Hexi subtropical rain forest of Fuj ian. Shao Cheng ,
Zheng Wenjiao and L in Peng ( X iamen Univers ity , X iamen 361005) . -Chin. J . App l.
Ecol. , 1996, 7( sup. ) : 133～135.
The decomposit ion r ate of litt ers and t heir v ariations o f energ y and nutr ient r elease in
Hex i subt ropical rain for est o f Fujian ar e determined with litt er bag s. The r esults show
that t he dr y matt er loss is faster from 8 mm t han fr om 2 mm mesh bages. T he half-time
of decomposit ion in 2mm and 8mm m esh bages is 4. 9 and 3. 7 months, r espectively. Dur-
ing decomposition, the N and P cont ent s o f residual leaf ar e higher than those of o riginal
one. The loss rate o f 5 elements from decomposing lit ter is in the order o f K> M g> Ca>
N> P. Residua ls have a decreased ca lo ric v alue.
Key words　Subtr opical rain fo rest , L itter decomposition, Nutr ient loss.
　　* 福建省自然科学基金资助项目.
1995年 2月 20日收到, 8月 2日改回.
1　引　　言
　　森林凋落物分解 ,是森林生态系统物质循环
和能量流动重要环节, 在不同类型森林已做了一
些研究[12, 14, 15, 17] , 亚热带雨林是南亚热带地带性
典型植被类型, 常称之为季风常绿阔叶林[3] . 福建
南靖县和溪亚热带雨林是目前我国南亚热带东
段保护和发育较好的代表性植被. 该群落年凋落
物中, 落叶约占总凋落物量的 70% , 其分解对该
系统物质循环和能量流动具有重要意义.本文着
重探讨落叶的分解速率及主要营养元素的释放
以及能量的变化, 为揭示南亚热带地带性森林类
型林下的分解功能提供科学依据.
2　材料与方法
2. 1　样地概况
实验样地位于福建东南部的南靖县和溪乡
盆地( 24°56′N, 117°14′E )上缘六斗山, 海拔 200～
250 m 的低丘坡地亚热带雨林. 年均气温20. 4℃,
年霜日 10～13 d, 年降水量 2001. 2 mm , 年雨日
175. 3 d, 年平均相对湿度 81. 4% , 基本静风. 土
壤为花岗岩发育成的弱灰化赤红壤. 森林优势成
分以壳斗科、桃金娘科、樟科热带性种类为主, 形
成红栲 (Cas tanop six hy strix ) + 乌来栲 ( C . ura-
iana ) + 红鳞蒲桃 ( Sy z ygium hancei ) -罗伞树
( A rdisia quinqueg ona ) + 九 节 木 ( P sy chotr ia
rubra) -单叶新月蕨( Pronep hirum simp lex )群落.
群落总盖度 90～95% , 建群层高 22～28 m, 种类
丰富,结构复杂[ 4, 5] .
2. 2　分析方法
　　分析试验采用尼龙网袋法[9] , 试验分 2 种不
同规格的网袋 (网孔大小分别为 2 和 8 mm )进
行.每个网袋大小为 20 cm×25 cm, 各装入新近
凋落的风干混合落叶 15 g . 2 组规格网袋各装 14
袋. 并各随机抽出 2 袋, 将样品烘干至恒重以测
其初始含水量. 用于林下分解试验的网袋于 1987
年 1 月 15 日放置于林下, 平铺于地面,使其尽可
能接近自然状态. 分解试验共进行 10 个月(至当
年的 11 月份) ,每隔 2 个月各取回 2 袋,由于分解
的结果后期残留量较少,最后 2 次取样时每种规
格各取 3袋以保证化学分析用量. 每次取回后先
轻轻拨去粘附的污泥杂物, 再用 0. 5 mm 筛漂洗
泥土 , 之后于 80℃下烘干、称重、磨粉, 过 60 号
筛,贮瓶待测.
灰分测定采用干灰化法; N 测定采用钠氏试
剂 比色法[2] ; P 测定采用钼蓝比色法; K、Ca、M g
测定采用原子吸收分光光度法[1] ; 热值测定采用
应 用 生 态 学 报　1996 年 6 月　第 7 卷　增　刊　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , June 1996, 7( sup. )∶133～135
GR-3500型微电脑氧弹热量仪测定.
3　结果与讨论
3. 1　落叶分解过程中重量的变化
2 种不同规格的网袋中落叶分解过程重量的
变化见表 1. O lison [14]认为网袋中落叶的分解遵
循指数模型:W t /W o= e- K t, 其中 W o、W t分别为落
叶的初始重量和 t 时刻的重量, K 为分解率. 按此
公式, 对 2 mm 和 8 mm 网袋落叶分解进行对数
回归分析表明, 落叶剩余重量百分率的对数 ( y )
与时间( t)相关极显著(P < 0. 01) , 其回归方程分
别为 2 mm 网袋: y= lnW t/ W o= 0. 158- 0. 172t,
r= - 0. 9908; 8mm 网袋: y = lnW t/W o = 0. 163-
0. 231t, r= - 0. 999.
　　网孔的大小能控制进入网袋内及参与分解
的啃食动物类型, 因而对分解速度有重要的影
响. 对 2 mm 和 8 mm 的网袋分解速率进行检验
表明, 8 mm 网袋比 2 mm 网袋的分解速率要明显
加快( P< 0. 01) . 由 2 mm 和 8 mm 网袋分解过程
的上述回归方程可推算出 12 个月后 2 mm 和 8
mm 网袋的落叶年失重率分别为 85. 13%和
92. 64% , 高于 T aner[ 17]和 Edw ards [ 12]的研究结
果, 表明低海拔的和溪亚热带雨林 (海拔 200～
250m )比高海拔山地雨林分解为快. 由上述回归
方程还可以求出该群落落叶分解 50%及 95%所
需时间,即 ln0. 5= 0. 158- 0. 172t, ln0. 5= 0. 163
- 0. 231t; ln0. 05 = 0. 158 - 0. 172t, ln0. 05 =
0. 163- 0. 231t, 由此求得 2 mm 和 8 mm 网袋落
叶分解 50% (半分解期) 所需时间分别为 4. 9 和
3. 7个月, 分解 95%分别需要 18. 4和 13. 7 个月,
即 8 mm 网袋快于 2 mm 网袋.与温带地区相比,
北京地区剌槐叶、山杏叶、元宝槭及黄栌叶分解
95 %各需要 15、13、9 和 11 a[ 6] ,表明亚热带雨林
与温带落叶分解速率相差甚大, 亚热带雨林落叶
分解速度快.
落叶分解过程是由渗滤、代谢和破碎作用来
完成[15] .渗滤是由于水的活动把可溶性物质从分
解物质中移走的非生物过程; 代谢则是由腐生生
物活动引起的生物过程;而破碎作用则是分解物
质体积减少的物理过程,这一过程主要由腐食动
物的啃食完成. 此外, 非生物因素如干湿季交替
也会使物质破碎. 这些作用都导致分解物质重量
的减少. 但一定条件下, 这些作用的程度不同,在
不同规格的网袋中其作用也不一样.在 2 mm 网
袋中渗滤和微生物的代谢作用是重量丢失的主
要因素,而破碎作用只有发生在 8 mm 网袋中.因
此,可以认为 2 mm 与 8 mm 网袋在分解速率上
的差异可能主要由破碎作用所引起.粗细网袋内
微气候的差异也会对分解产生影响[ 17] .
3. 2　落叶分解过程中主要营养元素的变化
从分解过程中主要营养元素 N、P、K、Ca、M g
的含量(表 1)变化看, 残留物 N、P 含量各分解期
都比起始含量高, K 含量明显降低, Mg 含量总趋
势也在降低, Ca 含量则在分解 2～8 个月期间有
所提高. N、P 含量提高的原因可能在于 N、P 的丢
失慢于干物质的丢失,因为分解过程中碳水化合
表 1　和溪亚热带雨林落叶分解过程中干物质重、元素含量及热值的变化( 1987. 1～11)
Table 1 Changes in the amount of dry matter, element contents and caloric values during leaf li tter decompos ition
网袋规格
Aper tu re of
mesh b ag( mm )
分解时间
Decom pos it ion
t ime ( m on th )
干物质重
Dry matter
w eigh t (g )
元素含量 Elemen t content ( % dw )
N P K Ca Mg
热　值 Caloric value
kJ·g- 1
dw
kJ·g- 1
AFdw 1)
2 0 13. 09 1. 17 0. 047 0. 487 0. 395 0. 210 21. 37 22. 42
2 2 11. 36 1. 22 0. 050 0. 313 0. 461 0. 201 21. 24 22. 38
2 4 6. 85 1. 53 0. 055 0. 192 0. 495 0. 213 21. 19 22. 40
2 6 5. 96 1. 72 0. 076 0. 149 0. 501 0. 233 20. 15 22. 73
2 8 3. 90 1. 61 0. 075 0. 136 0. 525 0. 214 18. 67 22. 12
2 10 2. 70 1. 35 0. 074 0. 131 0. 325 0. 146 17. 34 21. 85
8 0 13. 51 1. 29 0. 059 0. 474 0. 713 0. 295 20. 90 22. 58
8 2 10. 18 1. 52 0. 063 0. 356 0. 822 0. 281 20. 41 22. 25
8 4 5. 98 2. 02 0. 073 0. 113 1. 192 0. 227 19. 79 21. 96
8 6 4. 20 1. 52 0. 075 0. 148 1. 441 0. 231 18. 20 21. 90
8 8 2. 47 1. 42 0. 072 0. 115 1. 103 0. 197 18. 14 21. 83
8 10 1. 57 1. 31 0. 072 0. 109 0. 295 0. 102 16. 23 21. 11
1)去灰分热值 Ash-f ree caloric value.
134 应　用　生　态　学　报　　　　　　　　　　　　　　　7卷
物丢失较快, 同时又因微生物大量繁殖, N、P 被束
缚在微生物组织中[ 10] , N 含量的提高还与微生物
固 N、降水及菌根的吸收等作用有关, 与有些研究
的结果一致[ 10, 11, 13] . K 属高运动性元素, 以可溶性
盐基形式存在于植物体内, 易于渗滤释放, 因而分
解过程中, 残留物 K 含量明显降低. 与 K 相比
Ca、Mg 元素相对不易运动, 二者均不易渗滤, 而
Ca 作为细胞壁的构成成分, 其运动性又比 Mg
差, Ca早期含量比起始提高, 也可能在于其丢失
比干重丢失慢的缘故. Sw ift [ 16]在研究次生雨林落
叶分解时,也发现 Ca 在早期绝对量增加, 认为这
是菌根吸收的结果.
落叶分解过程中, 不仅元素含量发生变化,由
于残留物重量的不断减少, 其养分总量也在发生
变化. 从分解 10 个月中总的趋势看, 在 2 种不同
规格的网袋中, 元素释放的快慢依次均为 K> Mg
> Ca> N> P, 这一顺序与林地残留物分解中元素
的释放顺序(另文讨论)一致.与 Anderson 等[7]所
指出的落叶分解的元素释放顺序相似. 从以上规
律看, K 的分解释放速率最快, 在 2 种规格网袋
中, 在 4 个月的时间内, 分别释放出总量的 80%
和 90% , 而在此后 6 个月中分别释放剩余的 20%
和 10% , 表明 K 的释放发生在分解的初期阶段.
3. 3　落叶分解过程中的热值变化
由表 1 可见, 随着落叶分解的进行, 残留叶热
值含量一般呈下降趋势,且干重热值降低速率明
显快于去灰分热值, 如 2 mm 分解网袋干重热值
和去灰分热值从初始的 21. 31 kJ· g - 1 dw 和
22. 42 kJ·g- 1AFdw 到 10 个月后低达 17. 34 kJ
· g- 1 dw 和 21. 85 kJ·g - 1AFdw . 虽然在 2 mm
网袋中发现去灰分热值在个别时期残留物热值含
量略有升高, 但总的来看是下降的 . A tt iw ill[ 8]认
为在分解的早期阶段, 由于含能较低的有机物质
和 C 的损失导致了热值升高, 但这种变化较小.
从本试验看, 不仅残留物热值含量呈降低趋势,且
由于残留物重量的减少, 总能量也随之不断减少,
其中 8 mm 网袋减少快于 2 mm 网袋, 如分解 10
个月后 8 mm 和 2 mm 网袋每袋的总能量分别各
为初始总能量的 9. 02%和 16. 74% .
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135增刊 邵　成等: 福建和溪亚热带雨林落叶的分解动态