全 文 ：植物学通报 2006, 23 (6): 651~657
Chinese Bulletin of Botany
收稿日期: 2006-02-22; 接受日期: 2006-08-01
基金项目: 国家自然科学基金(No. 40501072, 30170770)、高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划资助项目、中国科
学院知识创新重大项目(No. KZCXI-SW-01-04)、国家重点基础研究发展规划项目(No. 2002CB412503)和中国科学院地
理科学与资源研究所知识创新项目(No. CXIOG-E01-03-03)
* Author for correspondence. E-mail: geoyys@fjnu.edu.cn
.研究论文.
米槠与杉木细根凋落物是否在自身群落中分解得更快？
金钊1,3, 杨玉盛2*, 董云社1,2, 齐玉春1, 陈光水2
1中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101; 2福建师范大学地理科学学院, 福州 350012
3 中国科学院研究生院, 北京 100039
摘要 本研究应用网袋法对福建省万木林自然保护区米槠(Castanopsis carlesii)、杉木(Cunninghamia
lanceolata) 细根在米槠林群落和杉木林群落交叉分解进行了为期2年的研究。结果表明, 0~1 mm、
1~2 mm米槠细根在米槠群落比在杉木群落分解速率快, 而相同径级杉木细根在两群落分解差异较大。
0~1 mm杉木细根在杉木群落的分解速率高于米槠群落, 而1~2 mm杉木细根在杉木群落的分解速率只
及米槠群落的48％。米槠、杉木细根在两群落分解的差异表明, 群落立地条件对细根分解存在较大的
影响。
关键词 米槠, 杉木, 细根, 分解
Does Fine-root Litter of Castanopsis carlesii and Cunninghamia
lanceolata Decompose Fastest in Its Own Community?
Zhao Jin1, 3, Yusheng Yang2*, Yunshe Dong1, 2, Yuchun Qi1, Guangshui Chen2
1 Institute of Geographical Science and Natural Resources Research, Chinese Academy
of Sciences, Beijing 100101, China
2 College of Geography Science, Fujian Normal University, Fuzhou 350012, China
3 Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
Abstract In the present study, we investigated the decomposition dynamics of the fine roots of Castanopsis
carlesii and Cunninghamia lanceolata in both a Ca. carlesii forest and a Cu. lanceolata plantation. From a 2-
year experiment, we found the following: (1) Fine roots of Ca. carlesii decomposed faster in its own forest
than in a Cu. lanceolata plantation. The decomposition rate of fine roots of 0-1 and 1-2 mm-diameter
classes of Ca. carlesii in its own forest was 2.0 and 4.7 times faster, respectively, than that in the Cu.
lanceolata plantation. (2) The decomposition dynamics of fine roots of both diameter classes of Cu. lanceolata
varied greatly between its own plantation and a Ca. carlesii forest. The decomposition rate of 0-1 mm fine
roots of Cu. lanceolata in its own plantation was 1.5 times faster but for 1-2 mm roots only 0.48 times faster
than that in a Ca. carlesii forest. These findings suggest that specific forest soil may have a strong effect on
fine-root decomposition.
Key words Castanopsis carlesii, Cunninghamia lanceolata, fine root, decomposition
652 23(6)
细根具有巨大的吸收表面积, 生理活性强,
是树木水分和养分吸收的主要器官。细根虽
然在树木根系总生物量中的比例小于 3 0 %
(Harris, 1977; Persson, 1980), 约占森林总生物量
的5%(Grier et al., 1981), 但其生长与周转迅速,
周转速率大约是枯枝落叶的2.2~5.0倍(Aber et
al., 1985; Vogt et al., 1986)。每年枯死细根向土
壤输入的N可能超过地上枯枝落叶(Vogt et al.,
1986), 对土壤总 C的贡献大约为 25%~80%
(McClaugherty et al., 1982, 1984)。细根分解作
为细根周转的一个重要环节, 控制着细根周转率
的大小和养分循环的快慢。研究细根分解过
程及其机制, 能够深入了解生态系统中与细根分
解有关的CO2动态、养分循环及有机质动态等
(Silver and Miya, 2001; 张秀娟等, 2005)。研究
表明, 细根分解受众多生物因素和非生物因素的
影响, 如土壤温度、湿度、微生物活性、土
壤动物组成和细根质量等(Melillo et al., 1982;
Palm and Sanchez, 1990; Bloomfield et al., 1993)。
一定立地条件下, 这些影响因素的综合作用使细
根分解出现一些特定现象, 如Hunt等(1988)研究
发现, 部分植物凋落物在自身群落中分解比在其
他群落中分解快。Gholz等(2000)在一项为期5
年的试验中也发现了类似现象, 并认为这是凋落
物分解的一种本土优势(home-field advantage)。
目前, 国内外很多研究均发现了这一现象, 但这
是凋落物分解的一种偶然还是一种固有的普遍
机制, 还无定论, 但诸多研究结果表明这一现象
很可能发生(Hansen, 1999; Cortez and Bouche,
2001; Wardle, 2002; Porazinska et al., 2003; Bardgett
and Walker, 2004)。所以, 本研究选择米槠、
杉木两树种细根为研究对象, 从细根分解的角度
来检验米槠、杉木细根是否在自身群落中分
解得更快, 进一步认识细根分解过程及其机制。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于福建省建瓯市万木林自然保护
区, 地处武夷山和鹫峰山之间(27°03 N, 118°09
E); 属中亚热带季风气候, 年均气温19.4 ℃, 年
降水量1 731.4 mm, 年蒸发量1 466 mm, 相对湿
度81%, 全年无霜期277天; 土壤为花岗岩发育
红壤。万木林迄今已有 600多年历史, 由原人
工杉木(Cunninghamia lanceolata)林逐渐演替
为中亚热带常绿阔叶林地带性植被, 是我国首批
划定的自然保护区。诸多植物群落共存于自
然保护区中, 其中以樟科、木兰科、壳斗科、
杜英科、山茶科、冬青科、山矾科和金缕梅
科等植物种类为主。本研究选择了其中的米
槠林与人工杉木林为研究对象, 两群落概况如下
(米槠林和杉木林群落特征及立地土壤理化性质
见表 1 )。
(1) 米槠群落 海拔510 m, 平均坡度15°,
土层深厚肥沃。乔木层主要由米槠(Castano-
psis carlesii)、杜英(Elaeocarpus decipiens)、
木荷(Schima superba)、拉氏栲(Castanopsis
lamontii)、丝栗栲(Castanopsis fargesii)、浙
江桂(Cinnamomum chekiangense)、台湾冬青
( I lex formosana)及薄叶山矾(Symplocos
anomala)组成。其中米槠为建群种, 在群落中
占绝对优势, 重要值为147.69, 杜英所占比例也
较大, 重要值为41.05(黄清麟等, 1997)。灌木层
植物种类较少, 以杜茎山(Maesa japonica)、百
两金(Ardisia crispa)为主。更新层主要树种为
米槠、杜英和木荷。
(2) 杉木人工林 海拔350 m, 坡度21°, 为
1969年更新的人工林。树种单一, 林分结构简
单。乔木由单一杉木组成, 平均树高18 m。灌
木层以杜茎山(Maesa japonica )、狗骨柴
(Tricalysia dubia)和草珊瑚(Sarcandra glabra)
为主。
1.2 试验方法
1.2.1 样品采集 在米槠林群落和杉木林群落
中, 采用挖掘法挖取 0~20 cm土层细根。细根
取回后用自来水冲洗, 除去根系上附着的土壤,
挑出目的树种(米槠和杉木)细根, 摊开自然风
6532006 金钊 等: 米槠与杉木细根凋落物是否在自身群落中分解得更快？
干。风干后用游标卡尺把目的树种细根分成
0~1 mm和1~2 mm两个径级, 按径级混匀。供
试材料为0~1 mm、1~2 mm米槠细根, 0~1 mm、
1~2 mm杉木细根。
1.2.2 试验设计 分解试验采用埋袋法, 试验
时间从 2002年 5月开始, 至 2004年 5月结束。
网袋为大小10 cm×10 cm, 网眼0.1 mm的尼龙
网袋。每袋放入相当于干重2.0 g的细根, 封袋
后埋入地下20 cm土层中。网袋的布置方式为
0~1 mm、1~2 mm米槠细根和杉木细根分别布
置在米槠林和杉木林中进行交叉分解。每个
径级各 30袋, 于埋袋后 3、6、9、12、15和
24个月回收, 每次取 5袋。
样品取回后置于0.1 mm网筛中, 用自来水
快速洗涤, 沥干。样品 80℃烘干至恒重称重,
用于计算细根干重残留率。
1.2.3 计算方法 细根干重残留率为细根分解
一段时间后残留干重除以初始干重的百分数。
干重残留率变化曲线用Olso负指数方程 X/X0
=exp(-kt)进行拟合, 式中 X0表示细根初始干
重, X表示细根分解一段时间后的残留干重, t表
示细根分解时间(取样时间), k表示分解常数。
2 结果与分析
2.1 米槠细根分解
图1 是0~1 mm、1~2 mm米槠细根在米槠
林群落和杉木林群落分解干重残留率的变化。
由图1A可以看出, 埋袋后3个月, 0~1 mm米槠
表 1 米槠林和杉木林群落特征及立地土壤理化性质
Table 1 Forest characteristics and soil physiochemical properties of the study sites of Castanopsis carlesii
forest and Cunninghamia lanceolata plantation

Decay site
Forest characteristics Soil physiochemical properties (0-20 cm)
Average Average Organic Total Total Water-dissolved
tree height DBH carbon nitrogen phosphorous nitrogen
(m) (cm) (%) (%) (%) (mg.kg-1)
Castanopsis carlesii 23 29.4 3.83 0.128 0.027 146.9
Cunninghamia lanceolata 18 18.3 2.86 0.081 0.040 93.3
DBH: Diameter breast height
图 1 0~1 mm、1~2 mm米槠细根在米槠林群落和杉木林群落分解干重残留率变化
A. 0~1 mm米槠细根; B. 1~2 mm米槠细根
Fig. 1 The decomposition dynamics of fine roots of 0-1 mm and 1-2 mm of Castanopsis carlesii decomposed
in Ca. carlesii forest and Cunninghamia lanceolata plantation (Bars indicate ±SD, n=5)
A. 0-1 mm fine roots of Ca. carlesii with LB method; B. 1-2 mm fine roots of Ca. carlesii with LB method
654 23(6)
细根在两群落分解干重残留率差异较小, 分解3
个月后, 残留率差异逐渐增大。细根分解1年,
两群落失重率分别为74.2％和58.1％。0~1 mm
米槠细根在两群落中的半分解期分别为212天
和 261天。由图 1B可以看出, 1~2 mm米槠细
根在两群落分解残留率变化趋势与0~1 mm米
槠细根相似。应用Olso负指数方程模拟发现,
方程能够较好地拟合细根分解残留率变化, 相关
系数较高。模拟结果表明, 0~1 mm、1~2 mm
米槠细根在米槠林群落分解比在杉木林群落分
解快(表 2)。
Gholz等(2000)研究发现, 阔叶树凋落物在
阔叶林中分解比在针叶林中分解快, 并认为这是
凋落物分解的一种本土优势。本研究中, 米槠
为亚热带阔叶树种, 杉木为针叶树种, 研究结果
与 Gholz等(2000)研究结果相同。杨玉盛等
(2003)在研究格氏栲和杉木细根分解中发现格
氏栲细根分解比杉木细根快, 这与两树种细根质
量有关(如 C/N比、木质素含量等)。本研究
中, 米槠细根在米槠林分解比在杉木林分解快,
可能归结于两群落土壤动物和微生物活性的差
异上。亚热带杉木人工林土壤与阔叶林土壤
相比, 酸性较大, 酚类物质含量高, 土壤毒性较
强, 不利于土壤微生物群系的建立及土壤动物活
动, 故凋落物分解通常较慢(Jones et al., 1994; 杨
玉盛, 1998)。
2.2 杉木细根分解
图2是0~1 mm、1~2 mm杉木细根在米槠
林群落和杉木林群落分解干重残留率的变化。
由图2A可以看出, 0~1 mm杉木细根在两群落
图 2 0~1 mm、1~2 mm杉木细根在米槠林群落和杉木林群落分解干重残留率变化
A. 0~1 mm 杉木细根; B. 1~2 mm杉木细根
Fig. 2 The decomposition dynamics of fine roots of 0-1 mm and 1-2 mm of Cunninghamia lanceolata
decomposed in Castanopsis carlesii forest and Cu. lanceolata plantation (Bars indicate ±SD, n=5)
A. 0-1 mm fine roots of Cu. lanceolata with LB method; B. 1-2 mm fine roots of Cu. lanceolata with LB method
表 2 Olso负指数方程模拟米槠细根在米槠林群落和杉木林群落分解的重要指标
Table 2 The important indices in Olso’s negative exponential equation simulating the decomposition process
of fine roots of Castanopsis carlesii in Ca. carlesii forest and Cunninghamia lanceolata plantation
Diameter Decay Month decay Related Modeled Measured Half-decay 95%-decay
class (mm) site constant coefficient WL (%) WL (%) time (d) time (d)
0-1 Ca. carlesii 0.0052 0.9841 76.9 74.2 212 653
Cu. lanceolata 0.0022 0.9130 59.8 58.1 261 1 308
1-2 Ca. carlesii 0.0080 0.8658 86.0 80.7 200 489
Cu. lanceolata 0.0014 0.9326 51.8 56.0 333 1 982
WL: Weight loss after a year decomposition
6552006 金钊 等: 米槠与杉木细根凋落物是否在自身群落中分解得更快？
分解干重残留率的差异呈逐渐增大趋势, 与米槠
细根分解相似。细根分解 1年, 两群落失重率
分别为54.8％和27.2％。 0~1 mm杉木细根在两
群落中的半分解期分别为313天和429天。由
图2B可以看出, 2年实验期内, 1~2 mm杉木细
根在两群落分解干重残留率差异较大, 变化曲线
呈平行趋势。细根分解 1年, 两群落失重率分
别为41.2％和63.5％。1~2 mm杉木细根在两群
落中的半分解期分别为531天和109天。应用
Olso负指数方程拟合结果表明, 0~1 mm杉木细
根在杉木林群落分解比在米槠林群落分解快, 而
1~2 mm杉木细根在两群落中的分解趋势恰恰相
反(表 3)。0~1 mm、1~2 mm杉木细根在两群
落分解的差异可能与细根质量、群落土壤物
理环境等因素相关。0~1 mm细根组织较为幼
嫩, C/N和木质素含量较低, 在杉木林土壤较强
的酸性条件下, 幼嫩细根极易被物理酸解, 故在
杉木林中分解可能快于米槠林, 而1~2 mm细根
组织C/N和木质素含量均较高, 除物理分解外,
大部分分解作用可能归结于土壤动物和微生物
的活动。
3 讨论
米槠、杉木细根在米槠林群落和杉木林
群落的分解, 均能应用Olso负指数方程进行较
好的拟合。模拟结果表明, 两径级米槠细根在
米槠林群落分解比在杉木林群落分解快, 即米槠
细根在自身群落中的分解速率高于在其他群落
的分解速率。0~1 mm、1~2 mm米槠细根在
米槠林群落的分解速率是杉木林群落的2.0倍
和4.7倍。两径级杉木细根在米槠林群落和杉
木林群落分解出现较大的差异。0~1 mm杉木
细根在杉木林群落分解比在米槠林群落分解快,
前者的分解速率是后者的1.5倍, 1~2 mm杉木细
根在杉木林群落分解却比米槠林群落慢, 前者的
分解速率只有后者的 48％。
Hunt等(1988)和 Gholz等(2000)研究发现,
凋落物在自身群落土壤中分解比在其他群落土
壤中分解快。本研究中, 米槠细根分解实验和
上述研究结果相同。Cookson 等(1998)和
Hansen(1999)认为, 植物群落能够促进自身微生
物对其凋落物进行快速分解, 加强土壤养分的吸
收, Wardle(2002)也提出了类似的假设, 但Ayres
等(2006)在验证实验中没有发现这一机制。这
些实验结果的差异可能与凋落物类型、化学
物质组成(C/N, 木质素含量)、实验条件(室内
与野外)等因素密切相关。凋落物性质和类型
不同, 其分解速率可能出现较大差别, 如植物残
体与自然凋落叶差异甚大。Cookson等(1998)
的研究材料为植物残体, 而Ayres等(2006)的研
究材料为自然衰老的凋落物。凋落物类型不
同, 化学性质也存在较大差异, 从而使实验结果
出现较大差别。分解试验中凋落物的化学物
质组成, 如C/N、纤维素含量、木质素含量等,
对分解速率也产生较大影响(Hansen, 1999;
Ayres et al., 2006)。实验条件的差异, 如室内
实验通常排除了土壤动物及外在物理环境的影
响, 而室外条件下土壤动物的分解和破碎作用非
表 3 Olso负指数方程模拟杉木细根在米槠林群落和杉木林群落分解的重要指标
Table 3 The important indices in Olso’s negative exponential equation simulating the decomposition process
of fine roots of Cunninghamia lanceolata in Castanopsis carlesii forest and Cu. lanceolata plantation
Diameter Decay Month decay Related Modeled Measured Half-decay 95%-decay
class (mm) site constant coefficient WL (%) WL (%) time (d) time (d)
0-1 Ca. carlesii 0.0021 0.7890 42.2 27.2 429 1 518
Cu. lanceolata 0.0033 0.9519 57.1 54.8 313 1 015
1-2 Ca. carlesii 0.0020 0.8860 69.7 63.5 109 1 262
Cu. lanceolata 0.0013 0.9630 37.4 41.2 531 2 280
WL: Weight loss after a year decomposition
656 23(6)
常重要, 这些差异也对凋落物分解产生较大的影
响(Ayres et al., 2006)。
本研究中, 米槠和杉木细根在两群落的分
解特征与细根化学物质组成、群落土壤物理
环境及土壤微生物活性等因素相关, 但土壤微生
物可能是最重要的影响因素。一定立地条件
下, 凋落物与土壤微生物的相互作用通常能够潜
在地影响分解速率(Smith and Bradford, 2003)。
Hunt等(1988)甚至认为分解者趋向于分解群落
中优势种凋落物。土壤微生物作为植物凋落
物的主要分解者, 植物种类能够对微生物丰富
度、群落结构和功能产生较大影响(Grayston
et al., 1998; Priha et al., 1999; Porazinska et al.,
2003; Bardgett and Walker, 2004), 部分植物群落
加快自身凋落物分解这一现象可能存在。凋
落物分解与养分释放存在密切联系, 但并不相
同, 部分植物种类是否促进凋落物(尤其是细根)
分解时养分的释放(Ayres et al., 2006), 有待进一
步深入研究。
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Wardle, D.A. (2002). Communities and Ecosystems:
Link ing the Aboveground and Be lowground
Components. (Princeton NJ: Princeton University
Press). pp. 392-392.
《植物生理学通讯》征订启事
《植物生理学通讯》(双月刊, ISSN 0421-0922, CN 31-1350, A4, 1951年创刊)是中国植物生理学会
和中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所共同主办的植物生理学综合性学术刊物。主要
登载植物生理学及相关学科的研究论文、文献综述、实验技术和方法、教学问题讨论及经验交流、
国内外学术动态等。特色是栏目众多, 内容涵盖面广, 信息量大, 报道及时。遵循普及和提高并重, 理
论性和应用性兼顾的办刊方针。反映了本学科各领域当前发展的面貌和水平, 因此深受各层次科研、教
学和实际工作者欢迎。
《植物生理学通讯》是植物学类和农学、农作物类核心期刊, 已被国内外多家著名检索系统收录。
历年来, 在国内科技期刊中, 总被引频次和影响因子一直名列前茅。目前, 平均出版周期为 6~7个月。
《植物生理学通讯》双月 20日出版, 国内定价 25元 /期, 全年定价 150元。
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