落葉松人工林凋落物分解及其N_P_K養(yǎng)分歸還

1、第35卷第2期2006年3月吉林林業(yè)科技JILINFORESTRYSCIENCEANDTECHNOLOGYVol135No13Mach12006文章編號:1005-7129(2006)02-0015-04中圖分類號:S15119+4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A落葉松人工林凋落物分解及其N、P、K養(yǎng)分歸還張秀娟,谷家存,123(11長江大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖北荊州434025,150040;3.長江大學(xué)生命科學(xué)院,湖北荊州)摘要:(a生兩種不同來源凋落物(地下部分死亡的細(xì)根和地上部分凋落葉-2片)的分解細(xì)根的年分解量為20714kghm,占凋落物年分解總量的3213%。細(xì)根N、P、K養(yǎng)分歸還量分別是凋落物總歸還

2、量的3214%、913%、1915%。細(xì)根在林地C和養(yǎng)分循環(huán)中占重要地位。關(guān)鍵詞:興安落葉松;凋落物分解;細(xì)根;養(yǎng)分歸還Studyonlitterdecomposingandnutrientreturning(NPK)inLarixgmeliniplantationZHANGXiu-juan,GUJia-cun,LIZhen-shun23(11CollegeofHorticultureandGardening,YangtzeUniversity,Jinzhou,434025,China;21ForestCollege,Northeast)ForestryUniversity,Harbin150

3、040,China;3.CollegeofLifeScience,YangtzeUniversity,Jinzhou434025,ChinaAbstract:Wemeasureddecompositionoffineroots(2mm)andleaveslitterinLarixGmelinistand(17yr-old)usingburiedlitterbagsmethod1Theresultsshowedthatannualdecompositionmassoffinerootswas20714kghm-2,andaccountedfor3213%oftotallitterdecompos

4、ition1RespectiveamountofN,P,andKreturnedtosoilfromfinerootswas3214%、913%、1915%ofthetotalreturn1Itconcludedthatfinerootshasthecapabilityofmakingasub2stantialcontributiontosoilorganicmatterandwhichplayanimportantroleinnutrientcyclingofforestecosystem1Keywords:Larixgmelini;litterdecomposition;fineroots

5、;nutrientreturnC和養(yǎng)分循環(huán)始終是森林生態(tài)系統(tǒng)研究的核心問題。凋落物的分解是森林土壤有機(jī)質(zhì)的主要來源,又是土壤營養(yǎng)元素的主要補(bǔ)給者,在維持土壤肥力、促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)正常的物收稿日期:2006-01-09作者簡介:張秀娟(1979-),女,河北保定人,助教,碩士,主要從事根系生理生態(tài)方面的教學(xué)與研究1質(zhì)生物循環(huán)和養(yǎng)分平衡等方面起著重要的作用24。凋落物包括地上部分的枯枝落葉和地57下部分死亡的細(xì)根。由于人們對地上部分凋落物的認(rèn)識較早,已經(jīng)對其進(jìn)行了大量研究8。相對而言,人們對地下細(xì)根的認(rèn)識較晚。近20a來,國外林學(xué)、生態(tài)學(xué)界提出,細(xì)根死亡和分解是林地C和養(yǎng)分的另一重要補(bǔ)給途徑910

6、。將地上部分和地下部分凋落物結(jié)合起15來進(jìn)行研究才是深入認(rèn)識林地養(yǎng)分循環(huán)的必由之路411212凋落葉片分解試驗(yàn),但是當(dāng)前將它們結(jié)合起來進(jìn)行的研究2采用圓形凋落物收集器進(jìn)行凋落物的收集,收集器由紗網(wǎng)縫制,面積為015m,網(wǎng)的孔徑為1mm。在每塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)隨機(jī)設(shè)置6個(gè)收集器,自落葉松開始凋落葉片起每隔15d收集一次,共收集3次。將收集到的凋落物稱重,同時(shí)測定凋落葉片的含水量,通過測定含水率將凋落葉片鮮重轉(zhuǎn)換成干重。凋落葉片的分解速113尚不多見。落葉松(Larixgmelini)是我國東北地區(qū)最重要的工業(yè)用材樹種,50a來,人工林已發(fā)展到210×10hm左右,占東北人工林比例的55%。6研

7、究該樹種凋落物分解可以認(rèn)識土壤中C和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化規(guī)律,可以為指導(dǎo)落葉松人工林培育提供重要的理論依據(jù)。1研究方法111研究地點(diǎn),求N測定采用凱氏法,全P采用鉬銻抗比色法,K采用火焰光度計(jì)法114養(yǎng)分歸還量的計(jì)算13場(45°21,127°30127°34E)。該地區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均溫度218,1月份平均溫度-1916,7月份平均溫度2019。年降雨量723mm,10的積溫2526,生長季120140d。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置。根據(jù)下列公式計(jì)算細(xì)根和凋落葉片分解的養(yǎng)分歸還量14:養(yǎng)分歸還量=(死細(xì)根生物量×最初養(yǎng)分元素含量)(分解殘留量×殘留細(xì)根

8、養(yǎng)分元素含量)2結(jié)果與分析211細(xì)根和凋落葉片初始養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和分解1a后養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在海拔480500m17a生的落葉松人工純林內(nèi)(株行距115m×210m),當(dāng)前落葉松胸徑為9cm、樹高為9m、冠幅為715m。林下土壤為暗棕色森林土,立地條件相對一致。設(shè)置2塊標(biāo)準(zhǔn)地,面積20m×30m,分別在每塊標(biāo)準(zhǔn)地選上、中、下3個(gè)(2m×2m)樣方進(jìn)行埋根試驗(yàn)。112凋落物分解試驗(yàn)11211細(xì)根分解試驗(yàn)分析凋落物的化學(xué)成分是認(rèn)識其養(yǎng)分歸還的前提?；瘜W(xué)成分分析結(jié)果(表1)表明,總體上看,細(xì)根初始N質(zhì)量分?jǐn)?shù)是凋落葉片N質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1147倍,細(xì)根和凋落葉片初始P質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng),凋

9、落葉片K初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)為細(xì)根的1188倍。經(jīng)過1a的分解后,細(xì)根N質(zhì)量分?jǐn)?shù)-1本試驗(yàn)采用埋袋法(Buriedlitterbags)研究細(xì)根分解4,11。2002年5月,在林地內(nèi)挖取根系洗凈,晾至自然含水量,測定細(xì)根水分含量的目的是將細(xì)根鮮重?fù)Q算為干重。將細(xì)根(<2mm)剪成5cm長的根段,稱取610g裝入長寬變化不大,P質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了0139mgg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了4127mgg-1-1-1,K;凋落葉片的N、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)降幅分別為1171mgg、0147mg均為10cm的尼龍網(wǎng)袋(80目)內(nèi)4。分解袋平g,K質(zhì)量分?jǐn)?shù)為710mgg-1,降幅最大。埋入樣方10cm深的土層中,表層覆蓋林地凋落物

10、。每個(gè)樣方埋細(xì)根3袋。于1a后取樣,取樣時(shí)拆開網(wǎng)袋,揀出新長入的根,采用土壤篩(40目)沖洗根系,剩余的根系于65烘箱中212細(xì)根和凋落葉片的年凋落量和養(yǎng)分歸還量在對凋落物的研究過程中,凋落量、分解速率和養(yǎng)分釋放是最為重要的方面5。從凋落量來看,葉片的凋落量為細(xì)根的2146倍,細(xì)根分解率為凋落葉片的1118倍(表2),凋落葉片的分解量為細(xì)根的2140倍。凋落葉片釋放N、P16烘12h后測定干重,粉碎后用于化學(xué)成分的分析。分別為細(xì)根的2108、9169倍,占總歸還量的3213%、3214%。細(xì)根K養(yǎng)分的歸還量為凋落葉片的4112倍,占?xì)w還K總量的1915%。表1凋落物種類細(xì)根凋落物初始和分解1a

11、后的養(yǎng)分(N、P、K)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分解時(shí)間初始分解1a后-1N(mgg)-1P(mgg)-1K(mgg)11159111037187115411931114162013581701170凋落葉片初始分解1a后表2凋落物種類N、P、K養(yǎng)分歸還量-2-1凋落、分解與養(yǎng)分歸還量(kghma)凋落量細(xì)根凋落葉片細(xì)根所占的比例(%)686181691102819分解率(%)30122517分解量20714434163213歸還N量2167515732140歸還P量011311269130歸還K量31051215819150注:凋落量為土鉆法連續(xù)取樣獲得死亡細(xì)根凋落量5。3討論張小全等20總結(jié)國內(nèi)外已發(fā)表數(shù)據(jù)

12、,細(xì)根的生產(chǎn)向林地輸入的生物量占總輸入(細(xì)根生產(chǎn)和地上枯落物輸入)的612%8817%,本研究中落葉松細(xì)根(2mm)輸入量是總輸入量的12,13凋落物按其來源可以分為地上部分枯枝落葉和地下部分死亡的細(xì)根,凋落物分解過程是森林生態(tài)系統(tǒng)中C和養(yǎng)分循環(huán)的重要環(huán)2819%。在此范圍之內(nèi),落葉松細(xì)根年分解量為16,17-22節(jié)。細(xì)根(<2mm)是樹木從土壤中吸收礦68618kghm,低于溫達(dá)志等對鼎湖山南亞質(zhì)營養(yǎng)和水分的主要器官。由于細(xì)根的壽命(尤熱帶季風(fēng)常綠闊葉林、針闊混交林細(xì)根年分解量其是根尖的壽命)較短,且細(xì)根中含有大量營養(yǎng)物質(zhì),其死亡和分解過程釋放大量營養(yǎng)元素18-2-2(分別為1310k

13、g1170kghm),也低于hm、,陳金林等2對空青山次生櫟林的研究結(jié)果(2-214細(xì)根周轉(zhuǎn)(finerootsturnover)歸還土壤C是地上283127kghm),但遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于廖利平等對火部分凋落物的45倍,對土壤C庫貢獻(xiàn)高達(dá)力楠(Micheliamacclurei)的研究結(jié)果(369kg30%40%,在一些生態(tài)系統(tǒng)中歸還土壤的N高-2hm)。從細(xì)根歸還的N量來看,細(xì)根周轉(zhuǎn)每年于地上部分18%45%9,因此,其對生態(tài)系統(tǒng)能為土壤提供N255290kghm-219,本研究落-2生物地球化學(xué)循環(huán)的影響作用已遠(yuǎn)超過枯枝落葉松細(xì)根分解年釋放N量為2167kghm,可能葉的影響。如果忽略細(xì)根的生產(chǎn)、

14、周轉(zhuǎn)和分解,是由于沒有考慮到根系的分泌物、以及直徑在2土壤有機(jī)物質(zhì)和營養(yǎng)元素的周轉(zhuǎn)將被低估20%mm以上的細(xì)根所致。通過與其他學(xué)者的研究80%19。結(jié)果進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)細(xì)根的研究具有很大的不確17定性,如樹種、氣候、研究方法等的差異導(dǎo)致結(jié)果twigs:Effectsofwoodtype(beechandash),diameter,siteof可比性差。因此,筆者認(rèn)為,只有采用比較一致能深入探討樹種、氣候等生物因素和非生物因素對細(xì)根分解動態(tài)的影響,這有待于進(jìn)一步解決。參考文獻(xiàn)1陳靈芝,黃建輝,嚴(yán)昌榮1中國森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循exposureandmacrofaunaexclusionJ1Planta

15、ndSoil,1994,的方法進(jìn)行細(xì)根研究,其結(jié)果才具有可比性,才163(1):13-24112張彥東,王慶成,李清林1水曲柳落葉松純林與混交林的枯葉分解動態(tài)J1東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1999,27(4):5-8113董鳴,王義鳳1陸地生物群落調(diào)查觀測與分析M1北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1996114廖利平,楊躍軍,汪思龍,等1(Cunninghamia)、(環(huán)M1北京:氣象出版社,199712OstertagR,HobbieSE,Earlystagesofrootandleafde2compositioninHawaiianforest:effectofnutrientJ1Oecologia,199

16、9,121(3):564-3王勤,根分布J,19(3):-,韓有志,王慶成1落葉松人工林細(xì)根動態(tài)與土壤資源有效性關(guān)系研究J1植物生態(tài)學(xué)報(bào),2005,29(3):403-410116王娓,郭繼勛1松嫩草原堿茅群落環(huán)境因素與凋,應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2004,15(7):1121-4SilverWL,MiyaRK1Globalpatternsinrootdecomposi2tion:comparisonsofclimateandlitterqualityeffectsJ1Oecologia,2001,129(3):407-41915林波,劉慶,吳彥,等1森林凋落物研究進(jìn)展J1生落物分解季節(jié)動態(tài)J1應(yīng)用生態(tài)

17、學(xué)報(bào),2001,12(6):841-844117JohnB,PandeyHN,TripathiRS,DecompositionoffinerootsofPinuskesiyaandturnoveroforganicmatter,NandPofcoarseandfinepinerootsandherbaceousrootsandrhi2zomesinsubtropicalpineforestsstandsofdifferentagesJ1BiologyFertilizationSoils,2002,35(4):238-246118GordonWS,JacksonRB,Nutrientconcen

18、trationinfinerootsJ1Ecology,2000,81(1):275-280119VogtKA,GrierCC,VogtDJ1production,turnover,andnutrientdynamicsofabove-andbelowgrounddetritusofworldforestM1AdvanceinEcologicalResearch,1986120張小全,吳可紅1森林細(xì)根生產(chǎn)和周轉(zhuǎn)研究J1態(tài)學(xué)雜志,2004,23(1):60-6416單建平,陶大立1國外對樹木細(xì)根的研究動態(tài)J1生態(tài)學(xué)雜志,1992,11(4):46-4917單建平,陶大立,王淼,等1長白山闊葉紅松林細(xì)根周轉(zhuǎn)的研究J1應(yīng)用生態(tài)學(xué),1993,4(3):241-24518MeentemeyerV,BergB1RegionalvariationinrateofmasslossofPinussylvestrisn