全 文 ：植物科学学报　 ２０１４ꎬ ３２(２): １２２ ~ １３０
Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
　 　 ＤＯＩ:１０􀆰 ３７２４ / ＳＰ􀆰 Ｊ􀆰 １１４２􀆰 ２０１４􀆰 ２０１２２
三倍体毛白杨不同有机残体分解特征的研究
宋曰钦１∗ꎬ 査媛媛１ꎬ 杨 晨１ꎬ 何玉佩１ꎬ 鲍中军２
(１􀆰 黄山学院ꎬ 安徽黄山 ２４５０４１ꎻ ２􀆰 六安市林业局ꎬ 安徽六安 ２３７０００)
摘　 要: 为探明三倍体毛白杨纸浆林林地养分状况ꎬ 寻求可能的养分输入途径ꎬ 实现林地长期生产力的维持和提
高ꎬ 采用网袋法研究了三倍体毛白杨(Ｐｏｐｕｌｕｓ ｔｏｍｅｎｔｏｓａ)落叶、 枝条(直径小于 ０􀆰 ５ ｃｍ)、 细根(直径小于
２ ｍｍ)以及树皮的分解率和分解过程的变化规律ꎮ 结果表明: ４ 种残余物在一年中分解速率的变化总体表现为
快—慢—快的节律ꎬ 但位于地下的细根分解过程与位于地表的落叶、 枝条和树皮有所不同ꎬ 方差分析表明ꎬ 不
同阶段的分解率之间存在显著差异ꎻ ４种残余物的分解速率不同ꎬ 实验后期细根的分解率为 ４２􀆰 ５％ꎬ 落叶的分
解率为 ３０􀆰 ５％ꎬ 树皮的分解率为 ２６􀆰 ０％ꎬ 枝条的分解率为 ２０􀆰 ９％ꎬ 不同残余物的分解速率之间存在显著性差
异ꎮ 这充分说明三倍体毛白杨纸浆林中不同有机残体在不同分解阶段具有不同特征ꎬ 今后应进一步研究其养分
释放规律ꎬ 采取针对性措施加快其分解ꎬ 以不断提高立地生产力ꎮ
关键词: 三倍体毛白杨ꎻ 落叶ꎻ 细根ꎻ 树皮ꎻ 枝条ꎻ 立地生产力
中图分类号: Ｓ７１８􀆰 ５５＋６　 　 　 　 　 文献标识码: Ａ　 　 　 　 　 文章编号: ２０９５￣０８３７(２０１４)０２￣０１２２￣０９
　 　 　 收稿日期: ２０１３￣０７￣０９ꎬ 修回日期: ２０１３￣０９￣１７ꎮ
　 基金项目: 国家林业局 ９４８项目(２０１４￣４￣６４)ꎻ 黄山学院启动项目(２０１２ｘｋｊｑ００４)ꎮ
　 作者简介: 宋曰钦(１９６７￣)ꎬ 男ꎬ 博士ꎬ 副教授ꎬ 主要研究方向为森林培育(Ｅ￣ｍａｉｌ: ｈｓｓｏｎｇｙｕｅｔｓ＠ ｈｓｕ􀆰 ｅｄｕ􀆰 ｃｎ)ꎮ
　 ∗ 通讯作者(Ａｕｔｈｏｒ ｆｏｒ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ)ꎮ
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｒｅｓｉｄｕｅ
Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒｉｐｌｏｉｄ Ｐｏｐｕｌｕｓ ｔｏｍｅｎｔｏｓａ
ＳＯＮＧ Ｙｕｅ￣Ｑｉｎ１∗ꎬ ＺＨＡ Ｙｕａｎ￣Ｙｕａｎ１ꎬ ＹＡＮＧ Ｃｈｅｎ１ꎬ ＨＥ Ｙｕ￣Ｐｅｉ１ꎬ ＢＡＯ Ｚｈｏｎｇ￣Ｊｕｎ２
(１􀆰 Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ Ｈｕａｎｇｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｈｕａｎｇｓｈａｎꎬ Ａｎｈｕｉ ２４５０４１ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ
２􀆰 Ｆｏｒｅｓｔ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｌｕ􀆳ａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔꎬ Ｌｕ􀆳ａｎꎬ Ａｎｈｕｉ ２３７０００ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｌｉｔｔｅｒ ｓｕｃｈ ａｓ ｌｅａｖｅｓ ａｎｄ ｂｒａｎｃｈｅｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｉｎ
ｆｏｒｅｓｔ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｒａｔｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｙｃｌｉｎｇ ａｎｄ
ｅｎｅｒｇｙ ｆｌｏｗ􀆰 Ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｏｆ ｔｒｉｐｌｏｉｄ Ｐｏｐｕｌｕｓ ｔｏｍｅｎｔｏｓａ ｐｕｌｐ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓꎬ
ａｎｄ ｓｅｅｋ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｗａｙｓ ｔｏ ｓｕｐｐｌｙ ｍｏｒｅ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｔｏ ｍａｉｎｔａｉｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｌｏｎｇ￣ｔｅｒｍ ｓｏｉｌ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙꎬ ａ ｌｉｔｔｅｒｂａｇ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｒａｔｅ ａｎｄ ｌａｗ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｆｉｎｅ ｂｒａｎｃｈｅｓ (Ф < ０􀆰 ５ ｃｍ)ꎬ ｌｅａｖｅｓꎬ ｆｉｎｅ ｒｏｏｔｓ (Ф < ２ ｍｍ) ａｎｄ ｂａｒｋ􀆰 Ａｆｔｅｒ ｏｎｅ
ｙｅａｒꎬ ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｌｅａｖｅｓꎬ ｂａｒｋ ａｎｄ ｆｉｎｅ ｂｒａｎｃｈｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ
ｓｕｒｆａｃｅ ｗｅｒｅ ｓｉｍｉｌａｒꎬ ｂｕｔ ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｎｅ ｒｏｏｔｓ ｄｉｆｆｅｒｅｄ ａｓ ｔｈｅｙ ｗｅｒｅ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ
ｔｈｅ ｓｏｉｌ􀆰 Ａｔ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔꎬ ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｆｉｎｅ ｒｏｏｔｓꎬ ｌｅａｖｅｓꎬ ｂａｒｋ
ａｎｄ ｆｉｎｅ ｂｒａｎｃｈｅｓ ｗｅｒｅ ４２􀆰 ５％ꎬ ３０􀆰 ５％ꎬ ２６􀆰 ０％ ａｎｄ ２０􀆰 ９％ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ􀆰 Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｈａｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｎｅｅｄｅｄ ｔｏ ｅｍｐｌｏｙ ｐｒｏｐｅｒ
ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｓｉｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｐｏｐｕｌｕｓ ｔｏｍｅｎｔｏｓａꎻ Ｌｅａｆ ｌｉｔｔｅｒꎻ Ｆｉｎｅ ｒｏｏｔꎻ Ｂａｒｋꎻ Ｂｒａｎｃｈꎻ Ｓｉｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ
森林凋落物作为森林生态系统的重要组成部
分ꎬ 其分解所释放出的养分在恢复和增加土壤肥
力、 改善树木营养和提高森林生产力方面都起到十
分重要的作用[１]ꎮ 国内外在凋落物的总量、 组成
成分、 数量动态变化、 养分释放动态及凋落物的能
量归还等方面开展了大量研究ꎬ 为林地养分管理、
提高生产力等方面提供了理论依据[２ꎬ３]ꎮ 研究表
明ꎬ 林地的地上凋落物主要由叶、 枝条和花果等组
成ꎬ 其中叶是主要成分ꎬ 占凋落物总量的 ７０％~
９０％ꎬ 甚至更高[４ꎬ５]ꎻ 尽管对地下凋落物(即细根)
的研究较地上凋落物的研究历史短ꎬ 但发展较快ꎬ
为揭示地下生态过程奠定了基础[６￣８]ꎮ 地上凋落物
中枝条所占的比例较低ꎬ 但枝条分解缓慢ꎬ 对土壤
碳库的贡献很高[４]ꎮ 树皮虽是木材加工过程中产
生的废弃物ꎬ 但由于树皮的韧皮部具有传输养分的
生理功能ꎬ 其营养元素的含量比枝条要高[９]ꎮ 目
前有关树皮的分解及其在林地养分循环中的作用报
道较少ꎮ 此外ꎬ 还有研究表明ꎬ 枝条、 树皮等采伐
剩余物在维持林地生物多样性方面也具有积极作
用[１０]ꎮ 因此ꎬ 从提高林分的生态功能、 增加土壤
养分来源、 增强土壤的碳汇能力来看ꎬ 研究枝条、
树皮等有机残体的分解特征ꎬ 了解分解过程中的变
化规律ꎬ 可为制定森林的管理养护措施提供依据ꎬ
促进森林的可持续经营ꎮ 有机残体的分解速率是反
映分解快慢的指标ꎬ 也是全球或地区碳循环模型的
重要参数ꎬ 一直以来都是有机物残余物分解的研究
的重点[１１]ꎮ 已有的研究结果表明ꎬ 分解速率与有
机残体的初始氮含量或木质素含量的相关性较高ꎬ
初始氮含量高ꎬ 分解速度就快ꎬ 而木质素含量高ꎬ
则分解速度就慢ꎮ 另外ꎬ 木质素与氮的比率及锰的
含量也能反映和预测分解速率[１１]ꎬ 不同有机残体 /
凋落物的碳、 氮、 木质素等的含量不同ꎬ 其分解过
程也具有不同的特征ꎮ
三倍体毛白杨(Ｐｏｐｕｌｕｓ ｔｏｍｅｎｔｏｓａ)是朱之悌
等[１２]１９９５年对毛白杨进行遗传改良获得的ꎬ 其优
良的材性较适宜制浆造纸ꎬ 因而在我国林纸一体化
工程中得到广泛种植ꎬ 成为华北地区纸浆林的重要
造林树种ꎮ 当前纸浆林普遍采取“高密度、 短轮伐
期、 全树利用”的经营理念ꎬ 对林地的养分消耗
大ꎬ 极易引起立地生产力的降低ꎮ 已有研究表明ꎬ
华北地区不同密度的三倍体毛白杨纸浆林的林地养
分都有所下降ꎬ 有机质的消耗也十分明显[１３]ꎮ 另
一方面ꎬ 不同年龄的三倍体毛白杨纸浆林每年均能
形成不同数量的枝条、 落叶等地上凋落物[５]ꎬ 细
根周转也可以形成一定数量的根系凋落物ꎬ 这些都
可以作为林地矿质养分和有机质的来源ꎮ 此外ꎬ 在
纸浆用材的加工过程中产生的树皮等加工剩余物ꎬ
除部分作为燃料外ꎬ 大多以有机垃圾处理ꎬ 未能充
分发挥作用ꎮ 这些有机残体的理化性质虽有差异ꎬ
但分解后均能释放养分ꎬ 促进土壤有机质的形成ꎬ
可以在维持立地生产力方面发挥作用ꎮ 因此ꎬ 研究
这些有机残体的分解规律ꎬ 采取有效措施加快其分
解ꎬ 促进其养分释放ꎬ 发挥不同凋落物在林地自肥
过程中的作用ꎬ 不仅可为有效管理林地养分提供理
论依据ꎬ 同时对维持和提高纸浆林地的生产力、 确
保制浆造纸工业的快速健康发展具有十分重要的作
用ꎮ 目前有关三倍体毛白杨的研究主要集中在材质
及制浆造纸工艺[１４]、 造林密度对生长量的影响[１５]
等方面ꎮ 另外ꎬ 针对三倍体毛白杨林分肥力下降的
问题[１３ꎬ１６]ꎬ 运用 ＤＲＩＳ在三倍体毛白杨林地养分管
理中进行了探索[１７]ꎻ 在三倍体毛白杨凋落物分解
方面研究了浅埋[１８]、 添加氮[１９]等不同处理措施对
落叶分解速度、 养分释放特征的影响ꎬ 而在不同有
机残体分解规律方面ꎬ 特别是有关分解过程的变化
规律方面的研究ꎬ 报道较少ꎮ 本实验以三倍体毛白
杨的落叶、 枝条(直径小于 ０􀆰 ５ ｃｍ)、 细根(直径
小于 ２ ｍｍ)以及树皮为材料ꎬ 通过研究 ４ 种不同
有机残体在近 １年中分解速率的变化规律ꎬ 以期有
针对性的采取措施加快有机残体的分解ꎬ 为三倍
体毛白杨纸浆林经营中的林地养分管理提供理论
依据ꎮ
１　 实验地区及林分概况
１􀆰 １　 实验区域自然概况
实验地点位于山东省聊城市西北部的高唐县
(３６°３９′~３７°０１′Ｎꎬ １１６°０１′~１１６°２８′Ｅ)ꎬ 地处黄
河下游ꎬ 属于黄河冲积平原的一部分ꎮ 地势由西南
向东北倾斜ꎬ 海拔 ２５~３０ ｍꎬ 地面坡降为 １ / ７０００~
１ / ９０００ꎮ 本地区为暖温带半干旱季风大陆性气候ꎬ
具有明显的季节变化ꎬ 春季干旱、 多风ꎬ 夏季炎
热、 多雨ꎬ 秋季凉爽、 易旱ꎬ 冬季寒冷、 少雪ꎮ 年
降水量在 ３０６􀆰 ０ ~９７５􀆰 ９ ｍｍ 之间ꎬ 年均气温为
１３􀆰 １℃ꎬ 历年极端最高气温为 ４１􀆰 ２℃ꎬ 极端最低
气温为－２０􀆰 ８℃ꎮ 热量和光照均较为充足ꎬ 年日照
总时数为 ４４３３􀆰 ５ ｈꎬ 全年无霜期为 ２０４ ｄꎬ 年均初
霜日在 １０月 ２５日ꎬ 年均终霜日在 ４月 ２日ꎮ 土壤
３２１　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 宋曰钦等: 三倍体毛白杨不同有机残体分解特征的研究
有潮土、 风沙土和盐土 ３种类型ꎬ 其中潮土为主要
类型ꎻ 土壤质地可分为风沙土、 沙壤土、 轻壤土和
中壤土 ４种类型ꎮ 土壤有机质含量中等ꎬ 氮含量较
为缺乏ꎮ
１􀆰 ２　 林分概况
实验林分面积为 １􀆰 １７ ｈｍ２ꎬ ２００４年春季进行
造林ꎬ 所用苗木为一年生根萌苗ꎮ 以小型挖掘机穴
状整地ꎬ 穴的直径为 １􀆰 ２ ｍꎬ 深度为 １ ｍꎮ 植苗前
将 ５００ ｇ 复合肥施于穴的底部作为基肥ꎬ 回填少
量表土后再按照植苗造林的技术规范进行栽植ꎮ
实验地的土壤类型为潮土ꎬ ｐＨ 值为 ８􀆰 ７３ꎬ 容重
为 １􀆰 ７３ ｇ / ｃｍ３ꎬ 有机质含量为 ５９􀆰 ７ ｇ / ｋｇꎬ 全 Ｎ
为 ０􀆰 ３９７ ｇ / ｋｇꎬ 碱解 Ｎ 为 ６３􀆰 ２ ｍｇ / ｋｇꎬ 全 Ｐ 为
０􀆰 ５３ ｇ / ｋｇꎬ 速效 Ｐ为 ９􀆰 ２３ ｍｇ / ｋｇꎮ 于 ２００７年 １１
月进行调查ꎬ ５年生实验林的密度为 ２５００株 / ｈｍ２ꎬ
平均胸径为 ７􀆰 ８ ｃｍꎬ 平均株高为 １０􀆰 ８ ｍꎬ 地表植
被稀少ꎬ 没有凋落物层ꎮ
２　 材料和方法
２􀆰 １　 材料
本研究中用于分解实验的 ４ 种材料落叶、 枝
条、 树皮、 细根ꎬ 均来源于山东省泉林生态公司三
倍体毛白杨(Ｐｏｐｕｌｕｓ ｔｏｍｅｎｔｏｓａ)纸浆林 ５ 年生林
分ꎬ 于 ２００７年 １１月初收集ꎮ
收集新鲜、 完整的落叶ꎻ 收集间伐残余枝条ꎬ
将直径小于 ５ ｍｍ的枝条剪成长约 ８ ｃｍ 左右的小
段ꎻ 收集间伐残余树皮ꎬ 将其切成长约 ８ ｃｍ、 宽
约 １ ｃｍ的长条ꎻ 挖取根系ꎬ 洗净泥沙后ꎬ 选取其
中直径小于 ２ ｍｍ的细根ꎮ 将上述所有处理后的材
料分别放在室内通风处均匀摊开ꎬ 阴干备用ꎮ
２􀆰 ２　 实验方法
２􀆰 ２􀆰 １　 分解实验
２００７年 １１ 月 １７~１９ 日ꎬ 取 ４ 种材料ꎬ 分别
称取 ５ ｇ(精确至 ０􀆰 ０１ ｇ)装入分解袋内(分解袋为
尼龙袋ꎬ 规格为 ２５ ｃｍ × ４６ ｃｍ、 网眼为 １００
目)ꎬ 每种材料各装 １４０袋ꎬ 分别标号ꎮ
从 ４种材料中ꎬ 各随机抽取 ５袋ꎬ 取出袋中材
料后再次称重ꎬ 然后分别装入编号的信封中ꎬ 于烘
箱内 ８５℃烘干 ７２ ｈꎬ 然后根据不同材料烘干前后
的质量差异计算样品的含水量ꎬ 按 ５袋样品含水量
的平均值推算不同分解袋内材料的干重ꎬ 即为各材
料分解前的初始重量(Ｍ０ꎬ 干重)ꎮ
２００７年 １１ 月 ２０ 日将标号的装有不同材料的
尼龙袋(１３５ 袋)分别随机散布于三倍体毛白杨林
分内ꎬ 其中落叶、 枝条及树皮置于地表ꎻ 细根浅埋
于地表下约 １０ ｃｍ 处(即揭开表层 １０ ｃｍ 的土壤
后ꎬ 平整地面ꎬ 将尼龙袋平铺于地面ꎬ 再将表土均
匀覆盖在尼龙袋上至与原地表平)ꎮ 为便于后期取
样ꎬ 将浅埋的尼龙袋标号露于地表并做好标记ꎮ 从
２００８年 ３月至 ２００８ 年 １１ 月期间ꎬ 分别于 ３ 月 ６
日、 ５月 ２０ 日、 ６ 月 １１ 日、 ７ 月 １６ 日、 ８ 月 １１
日、 ９月 １２日、 １０月 １３日、 １１月 １１日取样ꎬ 共
取样 ８次ꎬ 每次取不同分解材料的分解袋各 ５ 袋
(其中 ２００８ 年 ４ 月因故未取样)ꎬ 共取样 ４０ 袋ꎬ
剩余 ９５袋ꎮ 将分解袋带回实验室ꎬ 仔细清除泥沙
等杂物ꎬ 称重ꎬ 计为湿重ꎬ 再将尼龙袋中分解剩
余物装入信封内ꎬ 于烘箱内 ８５℃烘干 ７２ ｈꎬ 称
重ꎬ 即为分解后的重量(Ｍ ｔꎬ 干重)ꎮ 根据不同分
解袋内样品的初始干重与分解后干重的差异ꎬ 分
别计算分解率(ｅ)和残留率(１－ｅ)ꎮ 分解率计算
公式为:
ｅ ＝
Ｍ０－ Ｍｔ
Ｍ０
× １００％ ꎮ
２􀆰 ２􀆰 ２　 采集气象数据
为分析不同有机残体分解速率的变化与气象
因子的关系ꎬ 于 ２００８ 年 ３ 月在距离实验林 ２５０ ｍ
处安装小型气象站(型号为 Ｄｅｌｔａ￣Ｔꎬ 产地为 Ｃａｍ￣
ｂｒｉｄｇｅꎬ Ｅｎｇｌａｎｄ)ꎬ 采集气温、 降雨量等气象数
据ꎮ
２􀆰 ２􀆰 ３　 样品碳、 氮、 磷含量的测定
为分析有机残体中 Ｃ、 Ｎ、 Ｐ 含量对分解速率
的影响ꎬ 从用于烘干计算含水量的枝条、 树皮、 落
叶及细根的 ５袋样品中取部分样品ꎬ 分别粉碎、 过
筛ꎬ 装在玻璃瓶中ꎬ 测定 Ｃ、 Ｎ、 Ｐ 的含量ꎮ Ｃ 的
测定采用外加热重铬酸钾法ꎬ Ｎ 的测定采用微量
凯氏定氮法ꎬ Ｐ 的测定采用氢氧化钠熔融抗钼锑
比色法ꎮ
２􀆰 ３　 数据分析方法
选择 ＳＰＳＳ １６􀆰 ０ 软件进行数据统计分析ꎬ 并
应用 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ ２００３ 作图和制表ꎮ 将不同取
４２１ 植 物 科 学 学 报 第 ３２卷　
样时间测定的分解率与前一次分解率之差除以间隔
天数(ｄ)ꎬ 即得到每一阶段每天的分解率ꎮ 分解
率进行反正弦转换后ꎬ 利用双因素方差分析
( ｔｗｏ￣ｗａｙ ＡＮＯＶＡ)对不同有机残体和不同分解
阶段分解率进行差异显著性检验ꎬ 采用 Ｄｕｎｃａｎ
多重差值比较法ꎬ 对不同数据组之间的差异进行
比较ꎮ
３　 结果
３􀆰 １　 实验地气温、 降雨量的变化
从小型气象站收集的气象数据来看ꎬ 实验区域
的气温、 降雨在分解实验期间具有明显的季节变化
(图 １)ꎬ 在观测期间ꎬ 平均气温以 ２００８ 年 ３ 月至
５月(取样阶段 １０８ ~１８３ ｄ)期间最低ꎬ 平均为
１４􀆰 ６℃ꎬ 随后逐渐升高ꎬ 至 ２００８年的 ８ 月至 ９ 月
(２６５~２９７ ｄ)期间达到最高ꎬ 平均为 ２８􀆰 ６℃ꎬ 之
后气温又下降ꎬ ２００８ 年的 １０ 月至 １１ 月(３２９ ~
３５７ ｄ)期间平均为 １９􀆰 ４℃ꎬ 整个观测期间的平均
气温均在 １４℃以上ꎮ 降雨量分布不均ꎬ 主要集中
在 ７月至 ９月间(２３９~３２９ｄ)ꎬ 这期间的降雨量占
整个观测期间降雨量的 ９０􀆰 ０２％ꎬ 在 ２００８ 年的 ５
月至 ６月(１８３~２０５ ｄ)期间和 １０ 月至 １１ 月(３２９~
３５７ ｄ)期间降雨量较少ꎬ 而在 ２００８年 ３月至 ５月
(１０８~１８３ ｄ)和 ２００８年 ６月至 ７月(２０５~２３９ ｄ)
期间均没有降雨ꎮ 不同阶段的温度和降雨变化对有
机残余物的分解产生了不同的影响ꎮ
３􀆰 ２　 分解前不同有机残体 Ｃ、 Ｎ、 Ｐ的含量
不同有机残体分解前 Ｃ、 Ｎ、 Ｐ 含量有所不
同ꎬ 并且以细根中 Ｃ、 Ｎ、 Ｐ 的含量最高(表 １)ꎮ
分解前细根中的 Ｃ 含量分别是落叶、 枝条和树皮
中 Ｃ 含量的 １０２􀆰 ０３％、 １０２􀆰 ６５％和 １０４􀆰 ２２％ꎻ 方
差分析表明ꎬ 不同有机残体的 Ｃ 含量之间差异不
显著(ｐ ＝ ０􀆰 １８７)ꎮ 细根中 Ｎ 含量也是最高ꎬ 分
别是落叶、 树皮和枝条中 Ｎ 含量的 １０４􀆰 ９６％、
１１９􀆰 １７％和 １３４􀆰 ０３％ꎻ 方差分析表明ꎬ 不同有机
残体的 Ｎ含量之间有显著性差异(ｐ ＝ ０􀆰 ００２)ꎻ 多
重比较表明ꎬ 细根中的 Ｎ 含量显著高于树皮(ｐ ＝
０􀆰 ００６)和枝条(ｐ < ０􀆰 ００１)ꎬ 但与叶的 Ｎ 含量之
间没有显著性差异ꎬ 而叶中的 Ｎ 含量显著高于树
皮(ｐ ＝ ０􀆰 ０３３)和枝条(ｐ ＝ ０􀆰 ００２)ꎬ 树皮中的 Ｎ
含量与枝条中的含量之间没有显著性差异ꎮ 细根中
Ｐ的含量同样是最高的ꎬ 而落叶和枝条中 Ｐ的含量
基本相同ꎬ 树皮中的 Ｐ 含量最低ꎻ 方差分析表明ꎬ
不同有机残体 Ｐ的含量差异显著(ｐ ＝ ０􀆰 ０１８)ꎻ 多
重比较显示ꎬ 细根中的 Ｐ 含量显著高于树皮(ｐ ＝
０􀆰 ００４)和枝条(ｐ ＝ ０􀆰 ００９)ꎬ 而与落叶中 Ｐ 含量
之间没有显著性差异ꎬ 其余有机残体树皮、 枝条、
落叶的 Ｐ含量之间没有显著性差异ꎮ
３􀆰 ３　 不同有机残体分解过程
在不同取样阶段ꎬ 各有机残体的分解率都有所
0
50
100
150
200
250
108 183- 183 205- 205 239- 239 265- 265 297- 297 329- 329 357-
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图 １　 实验区的气温和降雨量的变化
Ｆｉｇ􀆰 １　 Ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ ａｉｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ
５２１　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 宋曰钦等: 三倍体毛白杨不同有机残体分解特征的研究
表 １　 分解前不同有机残体 Ｃ、 Ｎ、 Ｐ的含量(ｇ / ｋｇ)
Ｔａｂｌｅ １　 Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｃꎬ Ｎꎬ ａｎｄ Ｐ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｇａｎｉｃ ｒｅｓｉｄｕｅｓ
元素
Ｅｌｅｍｅｎｔ
细根
Ｆｉｎｅ ｒｏｏｔ ｌｉｔｔｅｒ
落叶
Ｌｅａｆ ｌｉｔｔｅｒ
树皮
Ｂａｒｋ ｌｉｔｔｅｒ
枝条
Ｆｉｎｅ ｂｒａｎｃｈ ｌｉｔｔｅｒ
Ｃ ４６７􀆰 ０５ ± ７􀆰 ５ａ ４５７􀆰 ７５ ± ８􀆰 ３３ａ ４４８􀆰 １６ ± ４􀆰 １４ａ ４５４􀆰 ９７ ± １４􀆰 ７５ａ
Ｎ １３􀆰 ５５ ± １􀆰 ０６ａ １２􀆰 ９１ ± ０􀆰 ４７ａ １１􀆰 ３７ ± ０􀆰 ３９ｂ １０􀆰 １１ ± ０􀆰 ７９ｂ
Ｐ ０􀆰 ７７ ± ０􀆰 ０４ａ ０􀆰 ７２ ± ０􀆰 ０１ａ ０􀆰 ６８ ± ０􀆰 ０４ｂ ０􀆰 ６９ ± ０􀆰 ０２ｂ
　 　 注: 同行数据后的相同字母表示在 ５％水平没有显著性差异(ｐ > ０􀆰 ０５ꎬ ｎ ＝ ５)ꎮ
　 　 Ｎｏｔｅ: Ｖａｌｕｅｓ ｓｕｆｆｉｘｅｄ ｗｉｔｈ ｓａｍｅ ｌｅｔｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｌｉｎｅ ｍｅａｎｓ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｔ ｔｈｅ ５％ ｌｅｖｅｌ (ｎ ＝ ５) .
不同ꎬ 从整个分解过程中分解率的变化趋势来看
(图 ２)ꎬ 位于地表的三倍体毛白杨落叶、 枝条、 树
皮在前 ２０５ ｄ(即 ５ 月份以前)分解速度都比较慢ꎬ
失重少ꎬ 分解率的变化平缓ꎬ 从 ２０５ ｄ以后ꎬ 分解
率增加ꎮ 但浅埋在地下的细根分解速度变化有所不
同ꎬ 在第一次取样时(１０８ ｄ)分解速度就比较快ꎬ
而在 １０８~１８５ ｄ 之间分解速度较慢ꎬ 从 １８５ ｄ 到
３５７ ｄ 又恢复了较快的分解ꎬ 基本表现为线性增加
的趋势ꎮ 方差分析表明ꎬ 不同有机残体在不同阶段
的分解率差异显著(ｐ < ０􀆰 ０５ꎬ 表 ２)ꎬ 到取样结束
时(３５７ ｄ)ꎬ 细根的分解率为 ４２􀆰 ５％ꎬ 落叶的分解
率为 ３０􀆰 ５％ꎬ 树皮的分解率为 ２６􀆰 ０％ꎬ 枝条的分
解率为 ２０􀆰 ９％ꎮ 对不同残余物分解速率进行数据
转换后再进行方差分析ꎬ 结果表明ꎬ 不同残余物的
分解速率之间存在极显著差异(ｐ < ０􀆰 ０１)ꎮ
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 50 100 150 200 250 300 350 400
!"#$ ( )d
Time of decomposition
!
"
%
(
)
%
R
at
e
of
d
ec
om
po
si
tio
n
& Fine branch () Bark
*+ Leaf ,- Fine root
横坐标为分解袋布置日期ꎬ 分别为 ０ ｄ (２００７－１１－２０)、 ５０ ｄ
(２００８－０１－０９)、 １００ ｄ (２００８－０２－２７)、 １５０ ｄ (２００８－０４－
１７)、 ２００ ｄ (２００８－０６－０６)、 ２５０ ｄ (２００８－０７－２６)、 ３００ ｄ
(２００８－０９－１４)、 ３５０ ｄ (２００８－１１－０４)ꎮ
Ｏｒｉｇｉｎａｌ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｘｉｓ ｗａｓ ｔｈｅ ｄａｔｅ ｆｏｒ ｓａｍｐｌｅ ｌａｙｏｕｔꎬ
ｉ􀆰 ｅ􀆰 ０ ｄ (２００７－１１－２０)ꎬ ５０ ｄ (２００８－０１－０９)ꎬ １００ ｄ (２００８－
０２－２７)ꎬ １５０ ｄ (２００８－０４－１７)ꎬ ２００ ｄ (２００８－０６－０６)ꎬ ２５０ ｄ
(２００８－０７－２６)ꎬ ３００ ｄ (２００８－０９－１４)ꎬ ３５０ ｄ (２００８－１１－０４) .
图 ２　 不同有机残体分解过程
Ｆｉｇ􀆰 ２　 Ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｏｒｇａｎｉｃ ｒｅｓｉｄｕｅｓ
表 ２　 全部有机残余物不同分解阶段分解率之间的多重比较
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉ￣ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ ｏｆ ａｖｅｒａｇｅ
ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ａｌｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｒｅｓｉｄｕｅｓ
ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄｓ
取样时间(分解天数)
Ｓａｍｐｌｉｎｇ ｄａｔｅ
(ｄａｙｓ ｏｆ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ)
均值
Ａｖｅｒａｇｅ
５％水平差异
显著性
Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ
ａｔ ５％
１％水平差异
显著性
Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ
ａｔ １％
２００８－０３－０６ (１０８ ｄ) ０􀆰 ０００９ ａｂ ＡＢＣ
２００８－０５－２０ (１８３ ｄ) ０􀆰 ０００６ ｃｄ ＣＤ
２００８－０６－１１ (２０５ ｄ) ０􀆰 ０００９ ａｂ ＡＢＣ
２００８－０７－１６ (２３９ ｄ) ０􀆰 ００１２ ｅ Ａ
２００８－０８－１１ (２６５ ｄ) ０􀆰 ００１０ ａｂｅ ＡＢ
２００８－０９－１２ (２９７ ｄ) ０􀆰 ００１１ ａｅ Ａ
２００８－１０－１３ (３２９ ｄ) ０􀆰 ０００５ ｄ Ｄ
２００８－１１－１１ (３５７ ｄ) ０􀆰 ０００８ ｂｃ ＢＣＤ
　 注: 大写字母表示 １％水平的差异显著性检验ꎬ 小写字母表示
５％水平的差异显著性检验ꎮ 同列相同字母表示无差异ꎬ 不
同字母表示存在显著性差异ꎮ 下表同ꎮ
　 Ｎｏｔｅ: Ｃａｐｉｔａｌ ｌｅｔｔｅｒ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ａｔ ｔｈｅ １％ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ
ｓｍａｌｌ ｌｅｔｔｅｒ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ａｔ ｔｈｅ ５％ ｌｅｖｅｌ􀆰 Ｓａｍｅ
ｌｅｔｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｒｏｗ ｍｅａｎｓ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅꎬ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔ￣
ｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｒｏｗ ｍｅａｎｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ａｔ ｔｈｅ ５％ ｌｅｖｅｌ􀆰
Ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ.
通过对不同有机残体在不同阶段分解率的多重
比较ꎬ 可以看出(表 ３)ꎬ 叶的分解率最高值出现在
２３９~２９７ ｄ (７至 ９月)ꎬ 最低值出现在 １０８~８１３ ｄ
和 ２９７~３５７ ｄ(９至 １１ 月)ꎻ 树皮的分解率最高值
出现在 １８３~２３９ ｄ(５至 ７月)和 ２６５~２９７ ｄ(８至
９月)ꎬ 最低值出现在 ０~１０８ ｄ(１１月至次年 ３月)
和 ２３９~２６５ ｄ(７ 至 ８ 月)ꎻ 枝条的分解率最高值
出现在 ２０５ ~２６５ ｄ(６ 至 ８ 月)ꎬ 最低值出现在
２９７~３２９ ｄ(９ 至 １０ 月)ꎮ 而埋于地下的细根分
解过程与地表的落叶、 枝条、 树皮表现有所不
同ꎬ 细根的分解率最高值出现在 ０ ~１８３ ｄ(１１ 月
至次年 ３ 月)ꎬ 最低值出现在 １０８ ~２０５ ｄ(５ 至 ７
月)ꎮ 由此可见不同有机残体分解率的季节变化特
征存在差异ꎮ
６２１ 植 物 科 学 学 报 第 ３２卷　
表 ３　 落叶、 树皮、 枝条、 细根在不同阶段分解率的多重比较
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｍｕｌｔｉ￣ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｆｏｒ ｌｅａｆꎬ ｂａｒｋꎬ ｆｉｎｅ ｂｒａｎｃｈ ａｎｄ ｆｉｎｅ ｒｏｏｔ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄｓ
不同有机残体
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｇａｎｉｃ ｒｅｓｉｄｕｅｓ
取样时间(分解天数)
Ｓａｍｐｌｉｎｇ ｄａｔｅ (ｄａｙｓ ｏｆ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ)
均值
Ａｖｅｒａｇｅ
５％水平差异显著性
Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ａｔ ５％
１％水平水平差异显著性
Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ａｔ １％
落叶
Ｌｅａｆ
２００８－０３－０６ (１０８ ｄ) ０􀆰 ０００８ ａｂｃ ＡＢＣ
２００８－０５－２０ (１８３ ｄ) ０􀆰 ０００７ ｂｃ ＢＣ
２００８－０６－１１ (２０５ ｄ) ０􀆰 ０００８ ａｂｃ ＡＢＣ
２００８－０７－１６ (２３９ ｄ) ０􀆰 ０００９ ａｂ ＡＢＣ
２００８－０８－１１ (２６５ ｄ) ０􀆰 ００１５ ｄ Ａ
２００８－０９－１２ (２９７ ｄ) ０􀆰 ００１２ ａｄ ＡＢ
２００８－１０－１３ (３２９ ｄ) ０􀆰 ０００４ ｃ Ｃ
２００８－１１－１１ (３５７ ｄ) ０􀆰 ０００６ ｂｃ ＢＣ
树皮
Ｂａｒｋ
２００８－０３－０６ (１０８ ｄ) ０􀆰 ０５６１ ａ Ａ
２００８－０５－２０ (１８３ ｄ) ０􀆰 ０００６ ａ ＡＢ
２００８－０６－１１ (２０５ ｄ) ０􀆰 ００１４ ｂ Ｃ
２００８－０７－１６ (２３９ ｄ) ０􀆰 ０００９ ａｂ ＡＢＣ
２００８－０８－１１ (２６５ ｄ) ０􀆰 ０００６ ａ Ａ
２００８－０９－１２ (２９７ ｄ) ０􀆰 ００１２ ｂ ＢＣ
２００８－１０－１３ (３２９ ｄ) ０􀆰 ０００７ ａ ＡＢＣ
２００８－１１－１１ (３５７ ｄ) ０􀆰 ０００７ ａ ＢＣ
枝条
Ｆｉｎｅ ｂｒａｎｃｈ
２００８－０３－０６ (１０８ ｄ) ０􀆰 ０００３ ａｂ ＡＢ
２００８－０５－２０ (１８３ ｄ) ０􀆰 ０００６ ａ ＡＣ
２００８－０６－１１ (２０５ ｄ) ０􀆰 ０００８ ａｃ ＡＣ
２００８－０７－１６ (２３９ ｄ) ０􀆰 ００１４ ｄ Ｄ
２００８－０８－１１ (２６５ ｄ) ０􀆰 ００１１ ｃｄ ＣＤ
２００８－０９－１２ (２９７ ｄ) ０􀆰 ０００６ ａ ＡＣ
２００８－１０－１３ (３２９ ｄ) －０􀆰 ０００１ ｂ Ｂ
２００８－１１－１１ (３５７ ｄ) ０􀆰 ０００８ ａｃ ＡＣＤ
细根
Ｆｉｎｅ ｒｏｏｔ
２００８－０３－０６ (１０８ ｄ) ０􀆰 ００１８ ａ Ａ
２００８－０５－２０ (１８３ ｄ) ０􀆰 ０００６ ｂ Ｂ
２００８－０６－１１ (２０５ ｄ) ０􀆰 ０００７ ｂ Ｂ
２００８－０７－１６ (２３９ ｄ) ０􀆰 ００１５ ａｃ ＡＣ
２００８－０８－１１ (２６５ ｄ) ０􀆰 ００１２ ｃｄ ＡＢＣ
２００８－０９－１２ (２９７ ｄ) ０􀆰 ０００８ ｂｄ ＢＣ
２００８－１０－１３ (３２９ ｄ) ０􀆰 ０００９ ｂｄ ＢＣ
２００８－１１－１１ (３５７ ｄ) ０􀆰 ００１ ｂｃｄ ＢＣ
４　 讨论
４􀆰 １　 不同有机残体分解过程与气温、 降雨量的关系
从不同有机残体分解过程来看ꎬ 位于地表的落
叶、 枝条、 树皮的分解速度在初期较慢ꎬ 随着春季
气温回升ꎬ 分解速度逐渐加快ꎬ 特别是在 ７至 ９月
间ꎬ 分解速度最快ꎬ 此后分解速度有所降低ꎬ 不同
阶段有机残体的分解率之间差异显著(表 ３)ꎬ 分解
过程总体表现为慢—快—慢的规律ꎮ 这与贾黎明
等[２０]报道的杨树落叶分解过程变化规律一致ꎬ 但
与杨玉盛等[２１]报道的福建地区杉木与观光木落叶
分解速度的变化趋势不同ꎬ 在杉木与观光木的混交
林中ꎬ 二者混合的落叶均表现为前 ２１０ ｄ 分解快ꎬ
而后分解速度降低ꎬ 呈先快后慢的趋势ꎮ 其原因可
能是多方面的ꎬ 首先ꎬ 不同树种的生物学特性决定
了落叶的物理性质(如叶表面积、 表面结构等)、
营养元素的组成及比例各不相同ꎬ 从而引起分解速
度、 节律表现的不同ꎻ 其次ꎬ 不同的分解地点ꎬ 气
候有所不同ꎬ 分解所需的水热条件也不同ꎬ 因此分
解过程也会表现出不同ꎮ 另外ꎬ 开展实验的时间差
异也可能是造成这种分解速度变化的原因ꎮ 本实验
的时间是在冬季(２００７ 年 １１ 月中旬)开始的ꎬ 初
次取样时间在初春(３ 月份)ꎬ 而杨玉盛等[２１]实验
的时间在夏季(５月份)开始的ꎮ 分解速度一般在夏
季表现为最快ꎬ 因此ꎬ 在比较落叶分解速度的变化
趋势时还必须和实验开始的季节联系起来ꎮ 国外研
究结果也显示ꎬ 不同季节开始的分解实验会引起分
解率的差异[２２]ꎮ
７２１　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 宋曰钦等: 三倍体毛白杨不同有机残体分解特征的研究
位于地下的细根分解率随季节变化与位于地表
的有机残余物分解率的变化存在差异ꎬ 其原因可能
是由于细根分解所处的地下环境与地表的水分、 温
度等环境要素存在差异ꎮ 从本研究 ４月份以后监测
的地下温度与地表温度来看ꎬ 在研究期间ꎬ 地下
１０ ｃｍ 处的温度变化幅度小于气温ꎬ 在 ５至 ８月ꎬ 气
温高于地下 １０ ｃｍ 处的土温ꎬ 而 ４月和 ９至 １１月ꎬ
土温高于气温ꎬ 可见土温的变化幅度明显小于气温ꎬ
同时地下 １０ ｃｍ 处的水分变化幅度也不大[１８]ꎮ 另
外ꎬ 不同阶段的细根分解率之间也存在显著差异ꎮ
将不同有机残体在不同阶段的分解率分别与同
期的气温、 降雨量进行相关分析ꎬ 可以看出(表
４)ꎬ 落叶在不同阶段的分解率与气温、 降雨量之
间有一定的相关关系ꎬ 说明气温和降雨量对落叶的
分解有一定的影响ꎬ 而枝条和树皮在不同阶段的分
解率与气温、 降雨量的相关系数均较小ꎬ 说明气
温、 降雨量对枝条、 树皮分解率的影响较小ꎮ 产生
这种结果的原因可能与这 ３种有机残体的物理性质
(如吸水性、 持水能力及吸热、 保温性能等)存在
差异有关ꎮ 而埋置于地下的细根在不同阶段的分解
率与气温的相关系数也达到 ０􀆰 ５ 以上ꎬ 说明气温
对埋于地下的细根分解也有一定的影响ꎬ 但与降雨
量的相关系数很小ꎬ 说明降雨对地下细根分解的影
响较小ꎬ 这可能是由于土壤中温度是影响分解活动
的主要因素ꎬ 而土壤具有保水能力ꎬ 即使降雨较少
的季节ꎬ 土壤中含水量也能满足分解微生物活动所
需的水分ꎬ 因此有机残体的分解率受降雨量影响较
小[１８]ꎮ 以往的研究也表明ꎬ 无论是温度还是水分ꎬ
对分解率的影响都存在一个阈值ꎬ 如对年平均温度
来说ꎬ １０℃是一个转折点ꎬ 无论其它因素如何ꎬ
１０℃以下时有机残余物的分解率都很低ꎬ １０℃以
上时的分解率取决于其它因素ꎬ 可能高或低ꎻ 含水
量小于 ２０％或大于 ８０％时有机残体分解率也很低ꎬ
在 ２０％至 ８０％之间则取决于其它因素[２３]ꎮ 本研究
中气温均在 １４℃以上ꎬ 而降雨量主要集中在 ７至 ８
月、 ８至 ９ 月和 ９ 至 １０ 月这 ３ 个阶段ꎬ 加上不同
有机残体的物理性质差异ꎬ 因而使得分解率与气
温、 降雨量的关系较为复杂ꎬ 这也证明有机残体的
分解是一个复杂的过程ꎬ 受多种内因、 外因的共同
作用[２４]ꎮ
表 ４　 不同有机残体在不同阶段的分解率与
气象因子之间的相关关系
Ｔａｂｌｅ ４　 Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ
ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｓｔａｇｅｓ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｇａｎｉｃ ｒｅｓｉｄｕｅｓ
气象因子
Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ
落叶
Ｌｅａｆ
枝条
Ｆｉｎｅ ｂｒａｎｃｈ
树皮
Ｂａｒｋ
细根
Ｆｉｎｅ ｒｏｏｔ
气温
Ａｉｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ０􀆰 ６４３２ ０􀆰 ２７９７ ０􀆰 ３４９０ ０􀆰 ５５３３
降雨量
Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ０􀆰 ６８２８
－０􀆰 ０８６５ ０􀆰 ２２９６ －０􀆰 ０５１０
４􀆰 ２　 不同有机残体分解率与碳、 氮、 磷含量的关系
一般认为ꎬ 凋落物分解率在大范围内是气候因
素决定的ꎬ 其中主要因素是年平均气温、 年实际蒸
发量ꎬ 其次是年降雨量ꎬ 另外凋落物自身的初始
Ｃ / Ｎ比及 Ｎ / Ｐ 比也是调节分解速率的重要因子ꎬ
受内外多种因子的影响[２５]ꎮ 在同一气候带内ꎬ 主
要是凋落物的质量(即内因)控制着凋落物的可分
解性ꎬ 这种可分解性依赖于构成组织的易分解成分
(Ｎ、 Ｐ 等)和难分解有机成分(木质素、 纤维素、
半纤维素、 多酚类物质等)的组合情况、 组织的养
分含量、 组织的结构等ꎬ 还包括一些难分解成分与
易分解成分之间的相互作用[３５]ꎮ 但凋落物中各种
化学物质及其之间的相互作用对凋落物分解的影响
尚不清楚[３]ꎮ 本研究中不同有机残体的分解过程
是在基本相同的环境中进行的ꎬ 产生分解速率差异
的原因主要是不同有机残体的质量差异ꎮ
Ｃ、 Ｎ、 Ｐ 和木质素浓度、 Ｃ / Ｎ、 Ｃ / Ｐ、 木质
素与养分比值是常见的凋落物质量指标ꎬ 其中 Ｃ/ Ｎ
比和木质素 / Ｎ 比最能反映凋落物分解速率的变
化[２４ꎬ２６]ꎮ 根据本实验中不同有机残体 Ｃ、 Ｎ、 Ｐ 的
含量ꎬ 并计算出 Ｃ / Ｎ、 Ｃ / Ｐ 及 Ｎ / Ｐ 的比值ꎬ 分别
与最终的分解率进行 Ｐｅｒｓｏｎ 相关分析ꎬ 结果可见
(表 ５)ꎬ 不同有机残体的分解率与 Ｃ的含量达到显
表 ５　 不同因素与分解率之间的相关关系
Ｔａｂｌｅ ５　 Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｒａｔｅ ａｎｄ ｉｎｄｅｘ
指标
Ｉｎｄｅｘ
相关系数( ｒ)
Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｐ值
Ｖａｌｕｅ ｏｆ ｐ
Ｃ ０􀆰 ６４７ ０􀆰 ０２３
Ｎ ０􀆰 ８７８ ０􀆰 ０００
Ｐ ０􀆰 ８２９ ０􀆰 ００１
Ｃ / Ｎ ０􀆰 ７３０ ０􀆰 ００７
Ｃ / Ｐ ０􀆰 ５８１ ０􀆰 ０４８
Ｎ / Ｐ ０􀆰 ６９３ ０􀆰 ０１２
８２１ 植 物 科 学 学 报 第 ３２卷　
著相关(ｐ ＝０􀆰 ０２３)ꎬ 以往的研究认为ꎬ 基质中 Ｃ
的性质是控制凋落物分解的主要化学因素ꎬ 特别是
凋落物中易被微生物分解的热水溶性有机碳含量和
易分解有机物含量决定了分解过程中早期的质量损
失ꎬ 而与凋落物的总有机碳含量、 全氮含量、 Ｗ
(Ｃ) / Ｗ(Ｎ)比等关系不明显[２７]ꎬ 本研究中不同有
机残体 Ｃ 含量的差异主要是易分解的有机碳ꎮ
Ｔａｙｌｏｒ等[２８]研究发现ꎬ 分解前期由 Ｎ 制约凋落物
的分解速率ꎬ 后期由木质素浓度或木质素 / Ｎ 的比
值制约分解速率ꎬ 所以 Ｎ 的初始含量也往往被认
为与凋落物分解速率相关ꎮ 本研究的结果与之一
致ꎬ 从表 ５可见ꎬ 不同有机残体的分解率与 Ｎ 含
量之间达到极显著的相关(ｐ < ０􀆰 ０００)ꎮ Ｐ 的含量
被认为是又一个控制凋落物分解的因素ꎬ 从本研究
结果来看ꎬ 不同有机残体 Ｐ 含量与分解率之间也
达到极显著相关(ｐ ＝ ０􀆰 ００１)ꎮ 另外ꎬ 也有研究认
为 Ｎ / Ｐ 比和 Ｃ / Ｐ 比是限制凋落物分解的重要因
素[２８ꎬ２９]ꎮ 如 Ａｅｒｔｓ[３０] 研究发现ꎬ 几种苔草属
(Ｃａｒｅｘ)植物凋落物在分解初期(３个月内)主要受
与 Ｐ相关的凋落物质量参数的影响ꎬ 而后ꎬ 分解
速率又与酚类物质 / Ｎ 比、 酚类物质 / Ｐ 比、 木质
素 / Ｎ比明显相关ꎮ 本研究中不同有机残体的 Ｎ / Ｐ
比和 Ｃ / Ｐ比与其分解率之间的关系同样达到显著
相关(ｐ ＝ ０􀆰 ０４８ꎬ ｐ ＝ ０􀆰 ０１２)ꎮ
可见ꎬ 影响有机残体分解的因素很多ꎬ 而且各
因素之间可能还存在不同程度的相互作用ꎬ 使得不
同有机残体分解率的变化表现复杂ꎬ 这从客观上要
求对不同林分进行养护管理时ꎬ 要了解不同凋落物
的分解规律ꎬ 采取针对性的管理措施ꎬ 才能提高养
分利用率ꎬ 降低生产成本ꎮ
５　 结论
三倍体毛白杨细根、 落叶、 枝条、 树皮等 ４种
有机残体ꎬ 在一年中的分解过程不同ꎬ 总体表现为
快—慢—快的规律ꎬ 不同阶段的分解率之间存在显
著性差异ꎬ 并因有机残体的种类不同而各不相同ꎮ
三倍体毛白杨 ４ 种残余物之间的分解率不同ꎬ
表现为: 细根 >落叶 >树皮 >枝条的规律ꎬ 到实
验结束时(２００８年 １１月)细根的分解率为 ４２􀆰 ５％、
落叶的分解率为 ３０􀆰 ５％、 树皮的分解率为 ２６􀆰 ０％、
枝条的分解率为 ２０􀆰 ９％ꎬ 不同残余物的分解速率
之间存在极显著差异ꎮ
参考文献:
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ｄｉｃａｔｅ ｗｈｅｔｈｅｒ Ｎ ｏｒ Ｐ ｌｉｍｉｔｓ ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ
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ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ: ａ ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ
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(责任编辑: 张 平)
０３１ 植 物 科 学 学 报 第 ３２卷