杉木乳源木蓮不同混交比例凋落物分解研究

童浩

摘要[目的]研究不同杉木乳源木蓮混交比例不同凋落物組分的分解狀況。[方法]在三明市郊國(guó)有林場(chǎng)10年生杉木乳源木蓮混交林不同比例試驗(yàn)林中，利用網(wǎng)袋法對(duì)不同組分凋落物分解進(jìn)行研究。[結(jié)果]經(jīng)過(guò)2年的分解，不同組分凋落物在分解速度上存在顯著差異。凋落物乳源木蓮葉在混交比例為2∶1時(shí)分解最快，凋落物殘留率為40.51%，周轉(zhuǎn)期為6.05年；凋落物杉木葉在混交比例為1∶1時(shí)分解最快，凋落物殘留率為71.22%，周轉(zhuǎn)期為17.02年；凋落物乳源木蓮枝在混交比例為3∶1時(shí)分解最快，凋落物殘留率為67.23%，周轉(zhuǎn)期為14.40年。[結(jié)論]綜合分析，營(yíng)建的杉木乳源木蓮混交林比例宜為2∶1。

關(guān)鍵詞杉木；乳源木蓮；混交林；凋落物；分解；混交比例

中圖分類號(hào)S718.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2018）28-0101-03

Study on Litter Decomposition with Different Mixed Ratios of Cunninghamia lanceolata and Manglietia yuyuanensis Law

TONG Hao（Fujian Sanming Suburban Stateowned Forest Farm，Sanming，F(xiàn)ujian 365000）

Abstract[Objective]To study the decomposition of different litter components in mixed forest of Cunninghamia lanceolata and Manglietia yuyuanensis Law.[Method]At the stateowned forest farm in the suburbs of Sanming，

the litter decomposition of different components of 10 years old C. lanceolate and M. yuyuanensis Law mixed forest with different ratios was studied by net bag method.[Result]After decomposition of two years later， there was a significant difference in litter decomposition rate between different components.M. yuyuanensis Law leaves decomposed fastest in the ratio of 2∶1，litterfall residue rate was 40.51%，the turnover period was 6.05 a.C.lanceolata leaves decomposed fastest in the ratio of 1∶1，litterfall residue rate was 71.22%，the turnover period was 17.02 a.M.yuyuanensis Law branch decomposed fastest in the ratio of 3∶1，litterfall residue rate was 67.23%，the turnover period was 14.40 a.[Conclusion]The proportion of C.lanceolata and M. yuyuanensis Law should be 2∶1.

Key wordsCunninghamia lanceolata；Manglietia yuyuanensis Law；Mixed forest；Litterfall；Decomposition；Mixed proportion

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國(guó)亞熱帶地區(qū)的主要造林樹(shù)種，材質(zhì)優(yōu)良，深受廣大林業(yè)經(jīng)營(yíng)者喜愛(ài)，甚至出現(xiàn)多代連栽現(xiàn)象。杉木多代連栽容易引起地力衰退和自毒作用，嚴(yán)重影響林分生產(chǎn)力[1-2]。如何解決杉木連栽地力衰退，以保持杉木人工林的持續(xù)生產(chǎn)力和穩(wěn)定性已成為當(dāng)前林業(yè)生產(chǎn)中亟需解決的問(wèn)題。已有大量研究表明，營(yíng)建混交林，尤其是杉木闊葉樹(shù)混交林，可以改善杉木林分結(jié)構(gòu)，恢復(fù)土壤肥力，提高林分生產(chǎn)力。有學(xué)者對(duì)杉木乳源木蓮混交林的林分特征、林分生產(chǎn)力、生長(zhǎng)規(guī)律、土壤肥力、固土保水功能、凋落物分解等進(jìn)行了多層面、多角度的試驗(yàn)研究[3-7]，表明杉木乳源木蓮是很好的混交組合，具有明顯的生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。乳源木蓮（Manglietia yuyuanensis Law） 為木蘭科常綠喬木，屬于古老孑遺樹(shù)種之一，是中亞熱帶常綠闊葉林主要組成的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種之一，生長(zhǎng)快、干形通直、木材紋理通直、結(jié)構(gòu)細(xì)，為高級(jí)家具、高級(jí)建筑用材、高級(jí)拼花地板用材，其樹(shù)體高大挺拔，樹(shù)形優(yōu)美，常年郁郁蔥蔥，花艷靚麗，供觀賞及作行道樹(shù)。同時(shí)乳源木蓮葉大寬闊，每年都有大量落葉回歸林地，易分解，灰分含量高，是珍貴用材樹(shù)種、優(yōu)良庭園觀賞和四旁綠化樹(shù)種，也是改良土壤的優(yōu)良樹(shù)種，是人工林樹(shù)種結(jié)構(gòu)調(diào)整的首選樹(shù)種之一[3]。由于長(zhǎng)期掠奪性、大量肆意砍伐和利用天然闊葉林資源，包括乳源木蓮在內(nèi)的許多中亞熱帶鄉(xiāng)土珍貴樹(shù)種資源越來(lái)越少，有些已經(jīng)瀕臨枯竭，因此開(kāi)展乳源木蓮造林，在保護(hù)物種資源和豐富造林樹(shù)種方面具有重要意義[4]。有關(guān)乳源木蓮人工栽培及其混交林的研究已有報(bào)道，但有關(guān)杉木乳源木蓮不同混交比例、不同組分分解速率、分解狀況迄今鮮見(jiàn)報(bào)道。筆者對(duì)不同杉木乳源木蓮混交比例不同凋落物組分的分解狀況進(jìn)行測(cè)定分析，試圖揭示其分解規(guī)律及其差異性，為營(yíng)建杉木乳源木蓮混交林選擇混交比例提供科學(xué)的理論依據(jù)和可借鑒的林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1試驗(yàn)地概況與研究方法

1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)地在福建省三明市郊國(guó)有林場(chǎng)，位于福建西北部的三明市區(qū)。三明市區(qū)土地面積11.5萬(wàn)hm2，林地面積占80%以上，地貌為武夷山脈西南段與戴云山脈的西北坡之間，周邊山地多為低山丘陵，市區(qū)地處盆地，盆地內(nèi)地勢(shì)較平緩，山間、河谷多丘陵，閩江主要支流沙溪穿過(guò)市中心區(qū)。由于受武夷山脈和戴云山脈所形成的地形作用和東南季風(fēng)的綜合影響，該區(qū)域?qū)儆诤庸鹊販嘏霛駶?rùn)區(qū)，氣候溫和、雨量充沛，常年平均氣溫19.6 ℃，極端最高氣溫40.6 ℃，極端最低氣溫-6.1 ℃，穩(wěn)定通過(guò)10 ℃積溫全年為6 215 ℃；多年平均降水量1 820.7 mm；年均蒸發(fā)量1 504.1 mm，降水量大于蒸發(fā)量，年均相對(duì)濕度為79%，全年無(wú)霜期306 d，平均霧日55.8 d，全年日照時(shí)數(shù)1 822.7 h，雪日1.4 d；地帶性土壤為山地紅壤。試驗(yàn)地位于該林場(chǎng)列東工區(qū)西山洋47林班18大班5小班，小班面積為6 000 m2，海拔400～550 m，坡向南坡，坡度22°。試驗(yàn)林為2006年春季營(yíng)造的杉木乳源木蓮混交林，常規(guī)經(jīng)營(yíng)管理，主要植被有黃瑞木（Adinandra millettii）、檵木（Loropetalum chinense）、烏飯（Vaccinium mandarinorum）、廣東蛇葡萄（Ampelopsis cantoniensis）、細(xì)枝柃（Eurya loquaiana Dunn）、朱砂根（Ardisia crenata）、黑莎草（Gahnia tristis）等。

1.2研究方法按照不完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3個(gè)水平：①SR11處理，杉木∶乳源木蓮=1∶1混交林；②SR21處理，杉木∶乳源木蓮=2∶1混交林；③SR31處理，杉木∶乳源木蓮=3∶1混交林，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。2014年6月在原有試驗(yàn)林中應(yīng)用網(wǎng)袋法[8]采集新鮮的乳源木蓮、杉木樹(shù)葉和乳源木蓮枝，進(jìn)行凋落物分解試驗(yàn)。分別于2015年6月和2016年6月收回，沖洗干凈后在80 ℃烘干箱中烘干稱重。

計(jì)算凋落物分解殘留率、分解周轉(zhuǎn)期：

凋落物的殘留率Dwt=wtw0×100%（1）

式（1）中，Dwt為季節(jié)殘留率（%）；wt為每年所取樣品的殘留量（g）；w0為投放時(shí)分解袋內(nèi)樣品重量（g）。

凋落物的年殘留率Dt=Δwt-Δwt-1Δw0×100% （2）

式（2）中，Dt為第t年的殘留率（%）；Δwt為第t年所取樣品的殘留量（g）；Δwt-1為第t-1年所取樣品的殘留量（g）[9]。

凋落物分解模型y=ae-kt （3）

式（3）中，y為凋落物的年殘留率；a為修正系數(shù)；e為自然對(duì)數(shù)底；k為分解常數(shù)；t為分解時(shí)間（a）[10]。

根據(jù)這個(gè)模型可進(jìn)一步估算各凋落物葉分解的半衰期：

t0.5=ln0.5/（-k），t0.95=ln0.05/（-k） （4）

式（4）中，t0.5為凋落物分解50%所需年限（a）；t0.95為分解95%所需年限（a）。

2結(jié)果與分析

凋落物分解是森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)中重要的過(guò)程，對(duì)養(yǎng)分循環(huán)和森林生產(chǎn)力至關(guān)重要[11]。在植物–凋落物–土壤森林生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)中，植物主動(dòng)從土壤中吸收養(yǎng)分，凋落物落物的分解及養(yǎng)分釋放能顯著提高土壤各養(yǎng)分含量，改善土壤養(yǎng)分狀況以及生物活性，從而促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)和提高森林生產(chǎn)力[12]。

2.1不同混交比例下不同凋落物組分的殘留率變化

由表1可知，不同凋落物組分在分解1年時(shí)殘留率由大到小依次為乳源木蓮枝、杉木葉、乳源木蓮葉，在分解2年時(shí)殘留率由大到小依次為乳源木蓮枝、杉木葉、乳源木蓮葉，乳源木蓮葉殘留率呈下降趨勢(shì)。不同處理下分解2年時(shí)：乳源木蓮葉在SR21處理時(shí)分解最快，凋落物殘留率為40.51%，優(yōu)于SR31處理的48.16%和SR11處理的46.55%，殘留率有明顯差異；杉木葉在SR11處理時(shí)分解最快，凋落物殘留率為71.22%，優(yōu)于SR31處理的72.19%和SR21處理的71.27%，不同凋落物組分的殘留率無(wú)明顯差異；乳源木蓮枝在SR31處理時(shí)分解最快，凋落物殘留率為67.23%，優(yōu)于SR21處理的70.91%和SR11處理的74.31%，殘留率有一定差異。

凋落物殘留率經(jīng)反正弦函數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行方差分析。至分解1年時(shí)，同一凋落物組分不同處理殘留率間差異均未達(dá)到顯著水平，但不同樹(shù)種不同組分不同處理殘留率間存在極顯著差異。乳源木蓮葉與杉木葉、乳源木蓮枝殘留率間存在極顯著差異，乳源木蓮葉殘留率較低，說(shuō)明乳源木蓮葉分解速率快于杉木葉、乳源木蓮枝。

至分解2年時(shí)，同一組分凋落葉不同處理間殘留率存在差異。SR11、SR21處理與SR31處理殘留率間存在顯著差異，其他處理殘留率間差異未達(dá)到顯著水平。SR21處理乳源木蓮葉殘留率顯著低于SR11、SR31處理，說(shuō)明SR21處理乳源木蓮葉分解速率快于SR11、SR31處理。

從表1還可以看出，至分解2年時(shí)，杉木葉、乳源木蓮枝不同處理殘留率間差異仍然未達(dá)到顯著水平。

2.2不同混交比例下不同凋落物分解周轉(zhuǎn)期利用Olson在1963年提出的Olson指數(shù)衰減模型對(duì)凋落物殘留率數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合（表2），分析不同處理與凋落物干質(zhì)量殘留率之間的關(guān)系，并且以分解95%凋落物干質(zhì)量所需要的時(shí)間為凋落物分解的周轉(zhuǎn)期。由表2可知，乳源木蓮葉的周轉(zhuǎn)期遠(yuǎn)短于杉木葉和乳源木蓮枝。乳源木蓮葉的周轉(zhuǎn)期在SR21處理時(shí)最短，為6.05年；杉木葉的周轉(zhuǎn)期在SR11處理時(shí)最短，為17.02年；乳源木蓮枝的周轉(zhuǎn)期在SR31處理時(shí)最短，為14.40年。

3結(jié)論與討論

經(jīng)過(guò)2年的分解，不同組分的凋落物存在顯著差異。乳源木蓮葉在不同處理下分解2年的凋落物殘留率分別為48.16%、40.51%、46.55%，周轉(zhuǎn)期分別為8.07、6.05、7.66年，乳源木蓮葉凋落物在SR21處理時(shí)分解最快。杉木葉在不同處理下分解2年的凋落物殘留率分別為72.19%、71.27%、71.22%，周轉(zhuǎn)期分別為18.27、17.42、17.02年，杉木凋落葉在

SR11處理時(shí)分解最快。乳源木蓮枝在不同處理下分解2年的凋落物殘留率分別為67.23%、70.91%、74.31%，周轉(zhuǎn)期分別為14.40、17.22、20.11年，凋落物乳源木蓮枝在SR31處理時(shí)分解最快。經(jīng)方差分析，至分解1年時(shí)，同一凋落物組分不同處理殘留率間差異均未達(dá)到顯著水平，但各樹(shù)種不同組分不同處理殘留率間存在極顯著差異。乳源木蓮葉與杉木葉、乳源木蓮枝殘留率間存在極顯著差異，SR21處理與SR31處理殘留率間存在顯著差異。

考慮到在森林凋落物組成中，枯葉占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，約占凋落物量的80%，小枝約占10%，落皮約占10%，其他約占10%[13]，杉木乳源木蓮混交林凋落物枯葉中乳源木蓮葉占80%左右[7]，再結(jié)合杉木葉和乳源木蓮枝的分解速度，選擇乳源木蓮葉分解最快的為SR21處理。杉木乳源木蓮混交林混交比例宜為2∶1。

凋落物分解是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，該試驗(yàn)只對(duì)近2年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，初步揭示了不同混交比例對(duì)凋落物分解的影響。因此，要確切了解不同混交比例對(duì)凋落物分解的影響還需要長(zhǎng)期的定位監(jiān)測(cè)。

參考文獻(xiàn)

[1]

范少輝，盛煒彤，馬祥慶，等.多代連栽對(duì)不同發(fā)育階段杉木人工林生產(chǎn)力的影響[J].林業(yè)科學(xué)研究，2003，16（5）：560-567.

[2] 馬祥慶，范少輝，陳紹栓，等.杉木人工林連作生物生產(chǎn)力的研究[J].林業(yè)科學(xué)，2003，29（2）：78-83.

[3] 康永武.優(yōu)良鄉(xiāng)土樹(shù)種乳源木蓮的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].林業(yè)勘察設(shè)計(jì)，2012（2）：98-101.

[4] 陳善治，周東雄.杉木乳源木蓮混交對(duì)地力影響的初步研究[J].福建林業(yè)科技，1995（2）：44-47.

[5] 王忠平，陳水龍，賴培淼，等.乳源木蓮造林試驗(yàn)研究初報(bào)[J].福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，1996（4）：315-318.

[6] 廖國(guó)華.杉木乳源木蓮混交林間伐效應(yīng)研究[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006，21（4）：411-414.

[7] 周東雄.杉木乳源木蓮混交林凋落物研究[J].生態(tài)學(xué)雜志，2005，24（6）：595-598.

[8] 樊后保，劉文飛，謝友森，等.杉木人工林凋落物分解動(dòng)態(tài)[J].南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，26（4）：1-4.

[9] 汪金松，趙秀海，張春雨，等.模擬氮沉降對(duì)油松林土壤有機(jī)碳和全氮的影響[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，38（10）：88-94.

[10] 李銘紅，于明堅(jiān)，陳啟瑺，等.青岡常綠闊葉林的碳素動(dòng)態(tài)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，1996，16（6）：645-651.

[11] 王相娥，薛立，謝騰芳.凋落物分解研究綜述[J].土壤通報(bào)，2009，40（6）：1473-1478.

[12] 王進(jìn). 土壤基質(zhì)與凋落物分解互作效應(yīng)的研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[13] 王翔.林間凋落物的研究現(xiàn)狀調(diào)查[J].林區(qū)教學(xué)，2010（9）：115-118.