全 文 ：第 7 卷 第 3 期
2012 年 9 月出版
亚热带资源与环境学报
Journal of Subtropical Resources and Environment
Vol. 7 No. 3
September 2012
杉木与楠木凋落叶混合分解及其 P、K动态
收稿日期:2011-12-03
基金项目:福建省自然科学基金 (2010J01249)
作者简介:江淼华 (1978—) ，男，福建寿宁人，讲师，博士研究生，主要从事森林养分循环与生态恢复研究，
(E-mail)14924303@ qq. com．
* 通讯作者:郭剑芬 (1977—) ，女，福建龙岩人，副教授，博士，主要从事森林碳循环研究，(E-mail)gjf53135@
yahoo. com. cn．
江淼华1，3，程徐冰2，杨建忠2，郭剑芬2，3*
(1． 闽江学院 地理科学系，福州 350108;
2． 福建师范大学 地理科学学院，福州 350007;
3． 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地，福州 350007)
摘 要:将杉木、楠木凋落叶及以二者不同比例混合的凋落叶置于果园林内进行分解和 P、K
动态的研究，结果表明:杉木和楠木凋落叶混合处理的分解速率均大于单独分解的纯杉木和纯
楠木凋落叶． 各凋落叶分解过程中，P浓度略有增加，而 K浓度基本呈下降趋势． 纯杉木凋落
叶分解过程中 P、K残留率均比纯楠木叶的低． 杉楠混合分解的 P、K 释放率基本上大于单独
的纯楠木叶． 杉木与楠木凋落叶混合分解对其 P和 K的释放有一定的促进作用．
关键词:杉木;楠木;凋落叶;分解;养分释放
中图分类号:S718 文献标识码:A 文章编号:1673-7105 (2012)03-0014-06
Decomposition Characteristics and Dynamics of Phosphorus and Potassium of Leaf Litter
Mixtures of Both Cunninghamia lanceolata and Phoeba bournei
JIANG Miao-hua1，3，CHENG Xu-bing2，YANG Jian-zhong2，GUO Jian-fen2，3*
(1． Department of Geographical Sciences，Minjiang University，350108，Fuzhou，China;
2． School of Geographical Sciences，Fujian Normal University，350007，Fuzhou，China;
3． State Key Laboratory Breeding Base of Humid Subtropical Mountain Ecology，350007，Fuzhou，China)
Abstracts:Decomposition and the dynamics of P and K of single Cunninghamia lanceolata and Phoeba
bournei leaf litter and their different mixtures were studied in an orchard． The results showed that the
decomposition rates of litter mixtures between Cunninghamia lanceolata and Phoeba bournei were faster
than those of single leaf litter． Concentrations of P in single and mixture of leaf litter appeared to in-
crease and concentrations of K appeared to decrease during the decomposition． Percentages of P and K
remaining were lower in single Cunninghamia lanceolata needle litter compared to single Phoeba bour-
nei leaf litter． P and K release rates of leaf litter mixtures were faster than those of single Phoeba bour-
nei leaf litter． Release rates of P and K were increased when leaf litter of Cunninghamia lanceolata and
Phoeba bournei were mixed together．
Key words:Cunninghamia lanceolata;Phoeba bournei;leaf litter;decomposition;nutrient release
森林凋落物是森林生态系统的重要组成部分，其分解和养分释放对森林生态系统生产力、地力维持
等有重要影响［1-3］． 早在 19 世纪 60 年代，德国学者 Ebermager 便研究了森林凋落物在养分循环中的作
用，而后，国际林学界对森林凋落物的研究不断深入［4-6］． 早期研究主要集中于凋落物的数量、组成、
分解状况等，随着全球气候变化问题受到广泛关注，最近则重点探讨大气 CO2 浓度升高、氮沉降、酸
沉降等影响下森林凋落物分解与养分释放［5，7-8］． 中国自 20 世纪 60 年代初开展了凋落物的研究，80 年
代有较大发展． 目前已对不同林分凋落物分解动态及其在森林生态系统碳循环中的作用等进行了深入
探讨［9-10］．
楠木 (Phoeba bournei)为中国珍贵的用材树种，也是国家二级重点保护树种． 楠木人工林经营已
第 3 期 江淼华等:杉木与楠木凋落叶混合分解及其 P、K动态
被森林经营者所重视，经营面积正不断扩大． 而杉木 (Cunninghamia lanceolata)是中国南方重要的用
材树种之一，自然分布和人工栽培都很广． 目前关于楠木和杉木人工林凋落物的数量、组成、凋落动态
等已有报道，但对于楠木和杉木凋落物及楠木与杉木凋落物混合物分解的研究仍较少［11］． 而且目前凋
落物交互分解实验大多是在跨气候带的不同林地间进行的［12］，而将森林凋落物置于果园林内的分解研
究则很少人涉及． 由于果园土壤环境条件 (如土壤理化性质、土壤微生物活动等)与森林土壤有一定
差别，这可能会对凋落物分解和养分释放产生不同的影响． 因此，本研究尝试采用目前较为常用的网袋
法，将楠木叶、杉木叶及楠木与杉木混合凋落叶置于龙眼 (Dimocarpus longan Lour．)林下进行分解实
验，试图探讨分解过程中 P、K动态差异及楠木叶与杉木叶混合分解之间的相互作用．
1 试验地概况
试验地设于闽侯县上街镇福建师范大学旗山校区西侧国屿山龙眼林 (25°47 ～ 26°37N，118°51 ～
119°25E) ，属中亚热带季风气候，年均温 19. 5 ℃，年均降雨量 1 400 mm，全年无霜期为 330 d． 试验
地土壤为花岗岩发育的红壤，0 ～ 20 cm土层土壤有机质为 19. 2 g·kg －1、全氮为 0. 86 g·kg －1、碱解氮
78. 3 mg·kg －1、有效磷 60. 1 mg·kg －1、有效钾 200. 3 mg·kg －1 ． 龙眼林树龄 5 ～ 6 a，树高3 ～ 4 m，株
距 5 m ×4 m，排列整齐． 地面无套种，杂草稀少．
2 研究方法
2. 1 凋落物收集
于 2010 年 9 月从位于福建省南平市王台镇溪后村安曹下 (26°28N，117°57E )的 35 年生楠木林
和 22 年生杉木林收集新近凋落的楠木和杉木凋落物，楠木叶直接使用，杉木叶凋落物去枝取针叶使用，
将收集来的落叶一部分于 60 ℃条件下烘干至恒重，用作初始化学成分分析，另一部分在室温下风干用
做分解实验．
2. 2 凋落物分解
试验设计包括单一分解处理 (作为对照)和混合分解处理，即纯杉木叶 (15 g) (PS)、纯楠木叶
(15 g) (PN)、杉木 5 g +楠木 10 g (SN 1∶ 2)、杉木 7. 5 g +楠木 7. 5 g (SN 1∶ 1)、杉木 10 g +楠木5 g
(SN 2∶ 1)．
凋落物分解速率用尼龙网袋法 (Litter bag method)测定，此种方法简单易行，是野外测定森林凋
落物分解速率最常用的方法，在实际应用中较广，因此本实验也采用此方法． 网袋大小为 20 cm × 20
cm，网孔为 1 mm． 按照上述试验设计的要求，称取各处理规定数量的样品 (干重约为 15 g)分别装入
网袋，并进行编号． 于 2010 年 9 月将所有网袋 (每种处理 40 袋)置于龙眼林内枯枝落叶层表面，放置
30、60、90、120、150 d后，分别随机回收每种处理分解样品各 6 袋，清除样品中的附着杂物后烘干至
恒重，再把相同样品 6 袋混合粉碎，过 60 目筛，连同分解前样品 (0 d)贮存备用．
2. 3 凋落叶 P、K元素测定
采用硫酸 －高氯酸消煮法制备待测液，钼锑抗比色法测定全 P，火焰光度计法测定全 K［13］．
2. 4 数据处理
统计分析用 SPSS 11. 0 软件进行． 采用方差分析和多重比较 (LSD法)检验凋落叶不同分解处理间
干重及养分残留率差异的显著性 (P ＜ 0. 05)．
3 结果与分析
3. 1 混合分解和单独分解过程中凋落叶干重残留率变化
分解过程中，杉木和楠木凋落叶以不同比例混合后其分解速率均高于纯杉木和纯楠木凋落叶 (表
1) ，分别在 60 d、90 d、120 d 时，表现出显著差异 (P ＜ 0. 05) ，表明不同质地凋落叶混合促进了
分解．
比较 3 种不同混合比例处理干重残留率的变化可知，SN1∶ 1 和 SN2∶ 1 处理在分解 30 d 时干重残留
率均略高于 SN1∶ 2 处理，之后则低于 SN1∶ 2 处理． 分解 60 d和 90 d时 SN1∶ 2 处理的干重残留率显著高
于 SN2∶ 1 处理;SN1∶ 1 处理在分解 90 d的干重残留率也显著低于 SN1∶ 2，但与 SN2∶ 1 处理的没有明显
差异． 总体而言，分解过程中各混合处理的分解速率大小顺序为:SN1∶ 2 ＜ SN1∶ 1 ＜ SN2∶ 1．
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亚热带资源与环境学报 第 7 卷
表 1 纯杉木、纯楠木及不同混合凋落叶分解过程中干重残留率变化 /%
Table 1 Percentage of dry mass remaining in single Cunninghamia lanceolata and Phoeba bournei leaf litter and litter mixtures
处 理
分解时间 /d
0 30 60 90 120 150
PS 100a 87. 7a 88. 1a 86. 0a 85. 7a 76. 7a
PN 100a 87. 5a 87. 3a 86. 7a 85. 5a 76. 9a
SN1∶ 2 100a 86. 0a 85. 8a 85. 3a 79. 3ab 75. 3a
SN1∶ 1 100a 87. 1a 81. 1ab 74. 7b 72. 7b 71. 1a
SN2∶ 1 100a 86. 9a 74. 7b 73. 1b 72. 0b 70. 7a
注:同一列中标有不同字母的数值表示不同处理间存在显著性差异 (P ＜ 0. 05)．
为了进一步分析其分解进程差异，应用 Olson 指数方程［14］模拟不同处理凋落叶的分解过程，拟合
程度较好 (R2 ＞ 0. 78，P ＜ 0. 05)． 从表 2 可看出，混合处理凋落叶分解系数 k 均比纯杉木和纯楠木凋
落叶的分解系数 k来得大，说明杉木与楠木凋落叶混合分解在一定程度上提高了其单独分解的速率． 本
研究 3 种混合分解样中，SN1∶ 2 的分解系数却小于 SN1∶ 1 和 SN2∶ 1，这与林开敏等得出的随楠木叶比例
的增大，杉木叶凋落物的腐解率随之提高的结果不同［11］，这可能与分解样放置场所、混合比例及研究
时间长短差异有关． 混合处理凋落叶分解 50%所需时间分别比纯杉木叶的缩短了 0. 17 a，0. 48 a 和
0. 51 a，比纯楠木叶的缩短 0. 27 a，0. 58 a和 0. 61 a．
表 2 不同处理凋落叶分解过程 Olson指数模型及分解率
Table 2 The Olson exponential models and decomposition coefficients of leaf litter in various treatments
处 理 Olson模型 R2
分解系数
(k) /d － 1
分解 50%所需
时间 /a
分解 95%所需
时间 /a
PS y = 0. 965 1e －0. 001 4 t 0. 800 7 0. 001 4 1. 28 5. 79
PN y = 0. 961 3e －0. 001 3 t 0. 789 1 0. 001 3 1. 38 6. 23
SN1∶ 2 y = 0. 956 8e －0. 001 6 t 0. 859 7 0. 001 6 1. 11 5. 05
SN1∶ 1 y = 0. 951 1e －0. 002 2 t 0. 915 0 0. 002 2 0. 80 3. 67
SN2∶ 1 y = 0. 931 3e －0. 002 2 t 0. 811 4 0. 002 2 0. 77 3. 64
注:y为残留率 /%，t为分解时间 /d．
3. 2 凋落叶分解过程中养分浓度动态变化
分解过程中纯杉木、纯楠木及混合凋落叶 P浓度基本保持稳定状态 (图 1)． 分解 30 d 时，纯杉木
和纯楠木凋落叶的 K浓度高于初始值，随后 K浓度迅速降低，而其他 3 种不同混合处理样 K 浓度在分
解过程中基本上呈单调下降趋势． 与 P元素相比，分解过程中 K浓度变化幅度明显更大．
3. 3 凋落叶分解过程中养分残留率动态变化
3. 3. 1 纯杉木叶与纯楠木叶分解过程中养分残留率动态变化
纯杉木叶和纯楠木叶分解过程中 P、K养分残留率变化略有不同 (图 2)． 分解前 90 d 纯楠木凋落
叶 P残留率下降较慢，随后 P残留率下降加快，而纯杉木凋落叶分解 90 d 后 P 残留率变化比较平缓．
分解过程中纯杉木凋落叶 K元素残留率变化幅度大于纯楠木凋落叶的． K元素的释放速率快于 P． 纯杉
木凋落叶分解过程中 P、K残留率均比纯楠木叶的低，即释放率比纯楠木叶来得高．
3. 3. 2 混合凋落叶分解过程中养分残留率动态变化
3 种混合处理中 P 残留率均随分解时间的推移而呈现有所波动地缓慢下降的趋势 (图 2)． 分解 90
d时，SN1∶ 2 混合处理 P残留率明显高于其他 2 种混合处理，表明这时期 SN1∶ 2 混合处理 P 释放越慢．
各混合比例的 P残留率呈现前期逐渐减小，后期又有增加的趋势 (尤以 SN2∶ 1 混合处理最为明显) ，这
说明前期分解楠木叶与杉木叶混合对 P 的释放具有一定程度的促进作用，后期对 P 的释放具有一定的
抑制作用． 各混合比例 K残留率均随分解时间的推移而逐渐下降 (图 2) ，表明楠木叶与杉木叶混合分
解对 K的释放有一定的促进作用．
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第 3 期 江淼华等:杉木与楠木凋落叶混合分解及其 P、K动态
图 1 纯杉木、纯楠木及不同混合凋落叶分解过程中 P、K浓度变化
Figure 1 Changes of P and K concentrations during decomposition of single Cunninghamia lanceolata
and Phoebabournei leaf litter and litter mixtures
图 2 纯杉木、纯楠木及不同混合凋落叶分解过程中 P、K残留率变化
Figure 2 Percentages of P and K remaining in single Cunninghamia lanceolata and Phoeba bournei leaf litter and litter mixtures
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亚热带资源与环境学报 第 7 卷
4 讨 论
4. 1 比较混合分解与单独分解的差异
本研究中 5 种不同分解处理的干重残留率表现出 SN2∶ 1 ＜ SN1∶ 1 ＜ SN1∶ 2 ＜ PS ＜ PN，即杉楠混合分
解速率均大于单独分解的纯杉木和纯楠木凋落叶，这与 Hector 等的结果类似［15］． 不同质地的凋落物混
合一方面改变了土壤微环境 (如土壤湿度、土壤微生物群落组成、数量、活性等)［5］，另一方面养分含
量高的凋落物可为参与养分含量低的凋落物分解过程的土壤动物或微生物提供养分［16］，这些可能是本
研究中杉木与楠木凋落叶混合分解速率快于纯杉叶的重要原因． 但也有一些学者发现混合凋落物分解速
率比单一凋落物的分解速率慢［17］． 可见，凋落物混合分解相互作用较为复杂，是促进还是抑制作用或
是无任何作用，仍无规律可循，这主要与混合的凋落物种类有关［11，17］．
本研究中杉木和楠木单独分解及混合分解速率的大小与林开敏等的研究结果有所不同［11］，这除了
与凋落叶混合比例不同有关外，还应考虑环境因子的影响． 土壤因子是影响森林凋落物分解速率的主要
环境因子． 不同的土壤理化性质及微生物区系将不同程度地影响凋落物分解［18］． 本研究凋落叶分解场
所是果园地表，其土壤状况与杉木林和楠木林土壤有较大差别 (未刊资料)． 由于本研究时间较短，种
间相互作用及土壤状况等因素对混合分解的影响需作进一步探讨．
4. 2 凋落叶分解过程中养分动态
森林凋落物的分解过程中元素迁移形式主要有淋溶—富集—释放、富集—释放、直接释放等模
式［18］． 本研究杉木和楠木凋落叶及其混合样分解过程中，K 浓度基本呈不断下降趋势，与国内外大量
研究结果相似［2，4，11］． 而分解过程中 P浓度总体保持稳定状态 (图 1) ，这与混交林中毛竹 (Phyllostach-
ys pubescens)［19］、欧洲赤松 (Pinus sylvestris)、欧洲水青冈 (Fagus sylvatica)等［20］落叶分解略有不同．
杉木和楠木凋落叶及其混合样 K元素残留率明显低于 P残留率，表明 K元素周转快，利用率高［1］．
此外，与干重残留率变化相似，3 种混合分解处理的 P和 K释放率基本上大于楠木叶单独分解的，这也
有别于林开敏等的研究结果［11］． 造成这种不同分解处理的差异主要是由于种间的分解差异和不同混合
比例分解过程中种间相互作用 2 个因素共同作用的结果［21］．
5 结 论
将杉木和楠木凋落叶置于果园林内进行分解，结果表明，杉木和楠木凋落叶不同比例混合处理的分
解速率均大于单独的纯杉木叶和纯楠木叶． 可见，杉木与楠木凋落叶混合对分解有明显的促进作用．
纯楠木、纯杉木及各混合凋落叶分解过程中，P浓度略有增加，而 K浓度基本呈下降趋势． 纯杉木
凋落叶分解过程中 P、K残留率均比纯楠木叶的低． 杉木和楠木凋落叶混合分解的 P、K 释放率基本上
也大于单独的纯楠木叶．
果园林内林木凋落叶混合分解表现出的相互作用形式与其在森林地表分解的状况不同，这可能与环
境条件、土壤状况、凋落物质量等因素有关，但其内在的机理仍不清楚． 因此，这仍是未来凋落物分解
研究的重要内容．
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(责任编辑:钟羡芳)
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