全 文 ： 凋落物和林下层收割对鼎湖山马尾松林
土壤有效氮动态的影响’
EFFECIS OF LITTER AND UNDERSTORY REMOVAL
oN S0IL N AVAILABILITY IN A SUBTR0PICAL
PINE FoREST oF CHINA
莫江
— — ，
— ～
Mo Jiangming
孔国辉
— — — — — — — 一
Kong Guohui
7每} 2V-2-
(中国科学院华南植物研究所鼎期山森林生志系统定位研究站．广东肇庆鼎潮．526070)
(D／~ghushanForeu PcsearchSt,arran． I删 Instltu．~e Botany·
Acadmnia Sinica，Z —Guangdsng，826070t China)
Sandra Brown， Melanie Lenart
(D m 。，Forestry，University口，1／／nd~，W-503TurnerHal1．1102S G∞ ．Urbana—IL 61801，USA)
在森林生态系统中．土壤有效氨的供应能力主要决定于氨素的矿化(mineralization)、固定(immobi-
lirarion)和移动 3十过程。矿化是在傲生物的作用下将有机态氨转化为非有机态氨的过程。固定刚正好相
反，将非有机态氨转化为诸如傲生物或植物组织中的有机态氨 在自然界中，这两十过程是同时进行的
土壤非有机态氨主要由铵态氨(NH 一N)和硝态氨(No —N)组成 森林土壤中有效氨水平指的是蓐拳去生物
固定后的矿化氨(非有机态氨)总量．它受许多因素诸如土壤温度、湿度、植被和自然或人为干扰活动等
影响 。近年来．扰活动对森林土壤有效氨影响，已日益受到森林生态学者的重视。据报道．在森林生态系
统中干扰活动将大量的有机态氨转化为易于流失状态的可溶性氨．从而增加了有效氨从系缱中流失的可
能性口。。。Likens等发现．在 New Hamphire森林被砍伐后土壤硝态氨水平显著升高 ] Bormann和
Likens观察刊．在森林砍伐后大部分可溶性养分在溪水中增加了毂倍“]。森林砍伐和林地废弃物燃烧，提
高氟元素的矿化水平[ 。然而．当这些干扰减轻后．有效氨的损失也随之减少 ]。
近数十年来，尤其在发展中国家，随着人口的增长、术材和燃料的需求日益增加．森林被干扰的程度
亦随之加深．我国也不例外。鼎湖山生物圈保护区自(956年建立以来．一直采用允许当地居民在过渡带
和缓冲带收获这部分生物量的管理}击 这种管理}击在一定程度上既保护了林地多种效益又提供了当地居
民燃料需求 。同时．这种收割凋落物和林下层活动在我国．尤其在华南地区以及许多发展中国家也是一
· 车课题为中美台作项 目‘中国南亚热带过度利用马尾橙林恢复的一部分，得到 USAMAB和中国科学院资源环
境局资助 郁梦蕾、张志红和李志安等同志帮助实验室的分析工作．参加野外工作的连有张佑昌、余清发、石国
良、张墓强和集春等同志，在此一井致谢
收祷日期：1994—12—26．修改稿收到 日期I 1996 04-25
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11O 生 态 学 报 17卷
种常见的现象。因此，研究这种收割活动对森林生态系统的影响具有重要的现实意义。作者曾报道了这
种活动每年从试验的马尾松林中直接带走 57 (25 kg／hm ·a)。从拥落物和林下层回归到土壤的氨紊。
并对造成谈试验林地遢化的主要原因进行了探讨 ]。本文的目的是研究这种收割活动对鼎湖山马尾捡
(Pinus m口 删 眦)林土壤有效氨动态的影响。
1 材料和方法
1 1 样地基本情况
本研究目的是探讨人为干扰对鼎湖山南亚热带马尾橙林营养和有机质动态的影响 ’ ．研究是在鼎
湖山生物圈保护区的缓冲带进行。鼎湖山生物圈保护区位于广东省肇庆市鼎湖区。东经 120。3 3，，北纬 23。
1O 。保护区具有明显季风性气候。年平均降雨量为 1927 Tm ，其中 75 分布在 3月到 8月份 。而12月到
翌年2月仅占6 ．年平均相对湿度为8o 。年平均温度为21．4C，最冷月(1月)和最热月(7月)的平均
温度分别为 12．6C和 28．0CⅢ．
样地的母岩为沙岩。土壤为砖红壤性红壤，pH值4．5～5．0[ 。土层较浅，一般不超过 30 cm_．3。林冠
层树种主要为马尾抡(Pinus massoniana)-还有少量的按树(Eucalyptus rob~sta)。林龄约为 50 a，林下层植
物包括草本、藤本、藿术和 类共 43种，较稠密，主要以桃金娘(Rhodotnyrtus~mentosa)和芒萁(Dircra，
nopttris linearis)等为主_6’ 。
试验采用对比(p~iredoplot)设计 ，共有 1O对小样地。每十小样地的面积为 10×10 m 。其中小样地之
’闻设有 10m宽的缓冲带。每对 由随机选择的处理(收割谓落物和林下层)和保护(不收害I)小样地各一十组
成．在处理样地。当地居民从实验开始(1990年 5月)根据他们的习惯收割拥落物和林下层(一般每年2～
3次 ，凋落物主要为未分解竹枯枝落叶层，林下层包括灌木和草本)。在保护样地则不进行任何收害I活动。
每对里的 2十小样地之问的土壤、坡度、地貌等均相类似[1_ ，
在数理统计方面。采用对比学生氏t(paired totest)检验土壤有效氨在保护和处理样地问的差异。
1．2 方法
实验开始前，准备 100十离子交换树脂袋I10n exchange resin bags)。这些袋由尼龙棘做成．每袋放约
10 g树脂 ，然后装订好 。于 1990-05，30，把这 100十装有树脂的袋埋在 5对随机选择的小样地里。探度
为 5～7 enl。每对样地放 2O十袋。(处理样地和保护样地各 1O十)．树脂袋于 1990，98，14取出，放在冰盒
内带回实验室．然后存放在冰箱内直至提取为止。在 1990⋯08 14到 1991—03—07 El，1991—03，07至1991，
O5-21，重复以上的试验。
提取前，附在袋里的根和土壤均小心地用手取走。然后，这些树脂袋用 100 mL 1．0 rnol KC]【／L溶液
提取。铵态氨甩自动分折法(Auto-Analyzer)，硝态氨甩比色法测定。。 。
2 结暴
有效氨水平在处理和保护样地中均呈现季节性变化(图 1和图2)。铵态氨含量的季节性变化较硝态
氨明显，最高峰出现在 3月至 5月份之间．最低峰出现在 5月至8月份之间，而硝态氨含量最低峰剿出现
在第 2次取样期间(8月份至第 2年 3月份之间)。
处理样地与保护样地之间比较，铵态氨水平从试验的第3十月始，硝态氮则从第 lo十月始，在处理
样地显著地高于在保护样地(图 I，图 2。p=O．02)。这十现象表明，谓落物和林下层的收割活动提高了有
效氨从林地中泷失的潜力。
在有效氨的组成方面．无论是处理还是保护样地均主要由铵态氨组成(图 1和图 2)。这可能是与样地
pH值低(4．5～5．O)有关m。因为酸性环境对氨的硝化具有抑制作用 。然而。在第 1次取样时。处理样
地和保护样地却约有43 为硝态氨。出现这种现象的骧因。还待进一步研究。
3 讨论
因收获谓落物和林下层植物而从系统中直接带走相当数量的氨紊显然在预料之中 ]。然而。这种活
动对林地的另外一种影响往往是不明显的。这种影响就是拥落物和林下层收割活动增加了有效氨从林地
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1期 奠江明等：凋落物和林下唐收害I对鼎湖山马尾铪林土壤有教氮动态的影响 111
中流失的潜力 这种现象产生的原因可能与以下 3十方面有关。 ．
3．1 收割凋落物和林下层改变了土壤的干湿循环 拥落物和林下层对土壤具有一定的保护作用。收割它
们的结果，增加了土壤温度和湿度的变幅并对微生钧产生不利的影响 ” ，且提高林地有效氮的水
平[ ‘“。
田1 处理和保护样地之间土壤镑态氰
水平在不同取样期间的比较
F ．1 The∞Ⅱ 咀n啪 of net NH 一N
availabilty bet n tr髓 ∞啪 t and control
plots in different sarap~ng od
*A一 199o一05—39~08—14(76 d)
B一 1990-98-l4～ 1991—93—07(204 d)
C一 1991—03—07～ 1991—05—21(74 d)
D一 1991—12-23～ 1992-0S一16(145 d)
田2 处理和保护样地之间土壤硝态氯木平
在不同取样期间的比较
Fig．2 The comparison of net NO；一N
¨~Jlability between trcat~ D．t and control口Iac。
in different samplli~g perlod
田注同田 l_ Note Sal2~F ．1．
3．2 收害I凋落物和林下层减少生态系统对有效氮的固定 植物吸收土壤中的有效氮然后固定在其体内
从而影响土壤有效氨水平，植物生长量越大这种影响就越明显。处理样地由于收割的活动．植物必定较
保护样地少 ]，因而处理样地对有效氮的需求较保护样地低。
3．3 收割林下层和凋落物活动改变了马尾松林地被物的性质 保护样地的地被物不断由新鲜的凋落物
更新 ，但在处理样地由于频繁的收割活动妨碍了这种更新．林地势必存留的是难以分解的物质。据报道．
在森林生态系统中新鲜地被物的分解较旧的地被物快Ds3。Berg和 Soderstro发现 ，针叶凋落物分解柯期．
真菌生物量与凋落物重量损失具有显著的直线相关关系，其后．真菌生物量则下降直至稳定的水平0 。
从以上现象可以推断，在试验一定时期后．散生物量在保护样地必定较处理样地大。微生物量大意昧着
对有效氨的需求量亦大
显然，尽管有效氮的产生处于低速率的可能性在处理样地较在保护样地大．由于处理样地较少的植
物和低的微生物量，带来了对有效氮低吸收和低固定率，有效氨从林地流失的潜力在处理样地较在保护
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