全 文 ：福建林学院学报　2007, 27(3):199 -202 第 27卷 第 3期
Jou rna l of Fujian Co llege of Fo restry 2007年 7月
　　基金项目:福建省自然科学基金资助项目(B0310016)。
　　作者简介:郭玉硕(1958 -), 男 , 福建惠安人 , 工程师 , 从事森林培育研究与林业生产管理。
　　收稿日期:2007 - 02 - 10;修回日期:2007 - 05 -24。
楠木叶凋落物的分解及其养分动态
郭玉硕
(福建农林大学西芹教学林场 , 福建 南平 353001)
摘要:采用网袋法 , 对楠木叶凋落物分解进行 1 a的动态观测研究。结果表明:楠木叶凋落物
的分解失重率为 42.0%, 腐解率为 0.001 6 d- 1 , 完成 50%分解以及完成 95%分解所需的时间
分别为 1.32和 5.26 a。分解过程中 , N存在一定的富集现象;P处于波动的富集状态;K呈现
单调下降的变化趋势;而 wC /wN比和 C浓度都是前期少量上升而后期始终下降。各营养元素
的年释放率大小顺序依次为 K(81.2%)>C(53.6%)>N(36.9%)>P(29.0%)。
关键词:楠木;凋落叶分解;养分动态
中图分类号:Q715　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1001 - 389X(2007)03 - 0199 -04
Decomposition and the nutrient dynam ics ofPhoeba bournei leaf litter
GUO Yu-shuo
(Xiqin Experim en talForest Farm , Fu jianAgricu ltu re and Forestry Un iversity, Nanp ing, Fu jian 353001, C hina)
Abstrac t:The ny lon bagm e thod w as adopted to observe the decom position o fPhoeba bournei lea f litter for one year. The results
showed that the we igh t loss ra te o f decom position ofP. bournei lea f litte r fo r one yearw as 42. 0%, the decomposition coe fficien tw as
0. 001 6 d- 1 and the fin ish tim e of 50% and 95% decom position w ere 1. 32 and 5. 26 a, respec tively. During the cou rse o f
decom position, N con ten t w as increasing in a certain degree, P con tent wa s fluc tuan tly increasing slow ly, K con tent a lw ay s
decrea sed, C conten t andwC /wN we re increa sing a little in the earlie r stage bu t dec reasing in the la ter stage. The sequence o f relea-
sing rate of N, P, K and C was K(81. 2%)>C(53.6%)>N(36. 9%)>P(29. 0%).
K ey words:Phoeba bournei;decomposition of leaf litter;nu trien t dynam ics
森林凋落物是指生态系统内生物组分产生并归还到林地表面 , 作为分解者的物质和能量的来源 , 借
以维持生态系统功能的所有有机物质总称[ 1] 。凋落物的分解是森林生态系统中养分循环的重要生态过
程之一 , 对土壤有机质的形成和养分的释放有着十分重要的意义 。
楠木 [Phoeba bournei(H em sl.)Yang]为我国珍贵的用材树种 , 也是国家二级重点保护树种 。楠木人
工林经营已被森林经营者所重视 , 经营面积正不断扩大。目前关于楠木的生长规律研究等已有相关报
道 [ 2 - 6] , 但对于楠木凋落物这方面的研究报道比较缺乏 。为此 , 本文采用目前较常用的网袋法对楠木叶
凋落物的分解进行试验 , 以探讨楠木叶凋落物分解速率以及分解过程中的养分动态变化 , 从而进一步为
楠木林的合理营造提供理论依据和实践指导。
1　试验地概况
凋落物分解模拟试验在福建农林大学西芹教学林场 25年生杉木 [Cunningham ia lanceolata (Lamb.)
Hook]人工林内进行。该教学林场位于福建省北部 , 北纬 26°40′, 东经 118°10′, 为武夷山脉东伸支脉
的中低山山地 , 海拔 200 - 500 m , 属中亚热带季风气候带的杉木中心产区 , 年平均降雨量为 1 817 m ,
多集中于 5、 6月份 , 日照时间长 , 年均日照时数 1 709.8 h。试验地坡度为 25°左右 , 坡面较平直 。其
主要成土母岩是沉积岩和变质岩 , 土壤为黄红壤 , 土层较厚 , 土壤(0 - 5 cm)年平均含水量为 17.42%,
年均地表温度为 17.2℃;林内年均大气相对湿度为 86.7%, 年平均大气温度为 18.5 ℃。杉木林下植物
DOI牶牨牥牣牨牫牫牪牬牤j牣cnki牣j fcf牣牪牥牥牱牣牥牫牣牥牨牭
覆盖度为 75%-80%, 林下植物种类较多 , 主要有狗脊 (Woodwardia japonica)、 杜茎山 (Maesa japonica)、
三龙爪 (F icus simplicissima)、 芒萁 (Dicranopteris dicotoma)、 观音座莲 (Ang iopteris fok iensis)、 苎麻
(Boehmeria n ivea)等 。
2　研究方法
2003年 10月份从福建农林大学西芹教学林场 28年生的楠木林 (林分密度为 1 200株 hm - 2)中收集
新凋落的楠木叶 , 置于 65℃烘箱内烘干至恒重。取 15 g叶凋落物装入大小为 20 cm ×20 cm , 网孔为
1 mm
2的尼龙网袋中 , 共 36袋 。装袋后 , 于 2003年 11月 13日将所有样品袋放入 25年生杉木纯林下 。
以后每月采样 1次 , 共采样 12次 , 每次随机取 3袋 , 仔细分开凋落物 , 并去除杂物 , 烘干至恒重后称
重 , 计算凋落物残留率和失重率。再把样品烘干磨碎 , 过 0.149mm筛 , 连同分解前样品 (0 d)保存好
留做养分分析。
凋落物养分测定方法:N(H2 SO 4-HC lO 4消煮 -扩散法 ), P(H 2SO 4-HC lO 4消煮 -钼锑抗比色法), K
(H 2SO 4-HC lO 4消煮 -火焰光度计法), C(硫酸 -重铬酸钾外加热法)[ 7] 。
3　结果与分析
3.1　楠木叶凋落物的分解速率
从表 1可知 , 楠木叶凋落物分解 1 a后 , 其失重率为 42.0 %。利用 O lson(1963)提出的用指数衰减
模型 X t X/ 0 =e-kt (X 0为凋落物的初始重量 , X t为分解时间 t时的凋落物剩余重量 , k为凋落物腐解率)对
楠木叶凋落物分解过程的残留率中进行拟合 , 并估算出其腐解率 、完成 50%分解以及完成 95%分解所
需的时间(表 1)。从表 1中可以看出 , 腐解率为 0.001 6 d- 1 , 完成 50%分解以及完成 95%分解所需的
时间分别为 1.32和 5.26 a。与笔者在同条件下研究的杉木叶凋落物分解速率接近 。可见 , 楠木叶凋落
物的分解速率相对比较缓慢 , 这可能一方面和楠木的初始 N含量(7.61 g kg- 1)较低 , wC /wN比(61.97)较
高有关[ 8] ;另一方面还可能与楠木叶片为厚革质 , 且与地面接触较差有关。
表 1　楠木叶凋落物的分解特征
Tab le 1　The decomposi tion ch aracteristics ofP. bournei leaf litter
分解天数 残留率 /% 失重率 /% 月失重率 /% 腐解率 /d- 1 t完成50%分解 /a t完成95%分解 /a
0 100.0 0. 0 0.0
30 95.2 4. 8 4.8
60 94.9 5. 1 0.3
90 94.5 5. 5 0.4
120 92.8 7. 2 1.7
150 89.5 10. 5 3.3
180 89.3 10. 7 0.2
210 87.0 13. 0 2.3
240 81.8 18. 2 5.2
270 73.8 26. 2 8.0
300 61.2 38. 8 12.6
330 58.7 41. 3 2.5
360 58.0 42. 0 0.7
0.001 6 1.32 5.26
此外 , 从楠木叶凋落物的年分解动态来看 , 凋落物的失重率随分解的进行而呈逐渐上升的趋势 , 但
不同分解阶段凋落物的月失重率则有所不同。在分解到 30 d时 , 叶凋落物分解的月失重率出现一个小
的峰值 , 这可能是由于凋落物刚刚投放到林地时 , 养分含量较高 , 养分淋溶较快所造成;楠木月失重率
峰值出现在分解的 300 d(2004年 9月), 可能是由于这个月内林内相对湿度 (88%- 97%)和地表温度
(25 -28 ℃)最适宜微生物生活 , 因而微生物代谢活性高 , 繁殖快 , 所以凋落物分解速度也相对加快 [ 9] 。
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3.2　养分浓度的变化
图 1　分解过程中养分浓度变化
Figure 1　Variation ofN , P andK con ten t in the cou rse of decom position
3.2.1　N 、 P、 K浓度的变化　从图 1可见 , 楠木
叶凋落物在分解过程中各养分浓度的变化模式比较
接近。凋落物在分解过程中 , N浓度前期有所下降
而后期又呈现上升趋势 , 并且在分解 360 d时高于
初始值 , 这说明 N存在一定的富集现象;P浓度在
整个试验阶段 , 虽然处于波动状态 , 但是总体上仍
然呈现上升的趋势 , 说明 P也存在富集现象;K元
素浓度均呈现单调下降的变化趋势 , 且在分解前
120 d急剧下降。
3.2.2　C及 wC /wN 的变化　wC /wN比一直以来被
认为是衡量凋落物分解速率的一个重要指标 。由图
2可见 , 楠木叶凋落物中的 wC /wN比和 C浓度变化
模式基本保持一致 , 都是前期上升而后期始终下
图 2　分解过程中 C及 wC /wN 变化
Figure 2　Variation of C con tent andw
C
/w
N
in the cou rse of decom position
降 。 1 a后 , wC /wN比由 61.97下降到 45.61 , 下
降幅度达 26.40%。 C浓度最初出现的一定幅度
上升可能与凋落物中养分释放率小于干重损失率
有关 [ 10] , 也可能是由于富集降雨中的输入 C所
致 , 而后期的浓度在波动中下降可能是因为淋溶
和以上几种因素共同作用造成的;wC /wN 比初期
的升高可能是因为 C、 N浓度均增加 , 而 N上升
的幅度比 C小 , 二者之比因而上升 。
3.3　养分释放率的比较
从图 3可以看出 , 在凋落物分解过程中 , 各
元素的释放率存在明显不同。楠木叶凋落物的 N 、
P、 K以及 C元素基本均出现净释放。到试验结
图 3　分解过程中养分释放率的变化
Figure 3　Variation of nutrien t releas ing rate in the course of decomposition
束 (360 d)时 , 叶凋落物的 N、 P、 K、 C释放率分别
为 36.9%、 29.0%、 81.2%、 53.6%。
在凋落物分解过程中 , 元素不同 , 养分释放速
率也存在明显不同。 K元素释放率最大 , 特别是在
分解的前 60 d, K 元素释放率急剧上升 , 达到
42.7%, 而后则趋于缓慢;C元素在分解前期释放
率较 N、 P都小 (甚至出现少量富集现象 ), 而分解
到 180 d后 , 三者的释放率大小分别为 C最大;N
次之 , P最小。
此外 , 利用 O lson(1963)提出用指数衰减模型
对楠木叶凋落物分解过程中各营养元素的释放进行
拟合 , 并估算出其腐解率 (表 2)。拟合方程的相关
系数均达到显著或极显著水平 , 说明拟合效果较好 。
从表 2可见 , 在分解过程中 , 楠木叶凋落物的
4种营养元素中 , K的腐解率最高 , 达 0.004 2 d- 1 , 其次是 C元素 , P元素腐解率最低 , 仅 0.000 9
d
-1;释放 50%所需的时间以及释放 95%所需的时间均表现为 P >N >C >K。这表明楠木叶凋落物分解
过程中 , K元素释放率最高 , 其次是 C元素 , P元素释放率最低。这与其它凋落物分解过程中的各元素
的释放表现出的规律基本相同 , 即元素释放率一般表现为 K >C >N≥P[ 10 - 11] 。
201第 3期　　　　　　　　　　　 郭玉硕:楠木叶凋落物的分解及其养分动态
表 2　分解过程中养分释放的 O lson指数模型及腐解率
Tab le 2　O lson exponent ialm ode ls and decom position coefficien ts of nu trien t releas ing during decom position
养　分 O lson指数模型 相关系数 腐解率 /d- 1 t释放 50% /a t释放95% /a
N y=1. 052 1e- 0.001 5t -0. 879** 0.001 5 1.32 5. 56
P y=1. 017 3e- 0.000 9t -0. 632* 0.000 9 2.16 9. 17
K y=0. 854 6e- 0.004 2t -0. 967** 0.004 2 0.35 1. 85
C y=1. 165 2e- 0.002 6t -0. 898** 0.002 6 0.87 3. 32
　　注: t为分解时间 , y为分解 t时的营养元素残留率, **表示差异达 0. 01显著水平 , *表示差异达 0. 05显著水平。
4　小结与讨论
楠木叶凋落物分解的失重率为 42.0%;腐解率为 0.001 6 d- 1;完成 50%分解以及完成 95%分解所
需的时间分别为 1.32和 5.26 a。
凋落物分解过程中 , 不同元素的分解表现出不同的特征。一些元素的分解 , 如 N、 P、 S和 Ca等 , 可
分 3个阶段 , 即淋溶 、积累和最后的释放阶段[ 12] , 其中第 1、 2阶段在有些凋落物的分解过程中可能不存
在。所以凋落物中养分的释放一般有 3种模式:淋溶→富集→释放;富集→释放;直接释放[ 11] 。而本试验
的楠木叶凋落物在 1 a分解过程中各营养元素的变化模式分别为:N存在一定的富集现象;P处于波动的
富集状态;K呈现单调下降的变化趋势;而 wC /wN比和 C浓度都是前期有少量上升而后期始终下降 。
楠木叶凋落物在整个试验阶段 N、 P元素出现这种养分富集现象可能是由于在楠木凋落物中初始 N和
P元素含量较低 , C /N比较高(61.97), 凋落物中的微生物需要从土壤中吸收了一定数量的 N、 P以满足生
存和繁殖所致 [ 13] ;另外 , 据报道 [ 12] , 当凋落物中某种元素的释放速率低于凋落物的干重损失时 , 元素的
含量就会上升 , 反之下降 , 这可能也是凋落物中养分出现这种变化模式的原因之一。此外 , 菌根的吸收 、
降水等作用也会使凋落物中养分浓度升高 。K元素出现这种单调下降的模式与 K属于易移动性元素 , 易受
降雨淋溶损失有关 , 特别是在分解前期 , 凋落物中浓度较高 , 受雨水淋溶洗涤损失更快;K浓度单调下降
也有可能是由于 K浓度足够高 , 可满足微生物分解活动的要求 , 因而没有出现富集现象。
凋落物中 N、 P、 K、 C元素在分解过程中均逐步释放 , 其快慢呈现出 K >C >N>P。年释放率分别为
81.2%、 53.6%、 36.9%、 29.0%;腐解率分别为 0.004 2, 0.002 6, 0.001 5, 0.000 9 d-1;释放 50%所
需的时间分别为 0.35、 0.87、 1.32、 2.16 a;释放 95%所需的时间分别为 1.85, 3.32, 5.56, 9.17 a。
本试验研究结果表明:楠木叶凋落物的分解速率相对较低 , 除 K元素外 , 其余营养元素释放也较
慢 。而楠木叶凋落物在楠木凋落物中占有很大比例 。因此 , 促进楠木叶凋落物分解 , 加快其养分归还速
度 , 是楠木人工林经营管理中的重要任务之一 。在楠木人工林经营过程中 , 可以采取一些必要的营林措
施 , 如保护楠木人工林下凋落物层;适当对林地土壤进行翻耕 , 将凋落物埋入土中 , 改善和调控凋落物
的分解环境 , 促进楠木凋落物的分解 。
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(责任编校:卢凤美 )
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