杉木乳源木莲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莲混交比例不同凋落物组分的分解状况。[方法]在三明市郊国有林场10年生杉木乳源木莲混交林不同比例试验林中，利用网袋法对不同组分凋落物分解进行研究。[结果]经过2年的分解，不同组分凋落物在分解速度上存在显著差异。凋落物乳源木莲叶在混交比例为2∶1时分解最快，凋落物残留率为40.51%，周转期为6.05年；凋落物杉木叶在混交比例为1∶1时分解最快，凋落物残留率为71.22%，周转期为17.02年；凋落物乳源木莲枝在混交比例为3∶1时分解最快，凋落物残留率为67.23%，周转期为14.40年。[结论]综合分析，营建的杉木乳源木莲混交林比例宜为2∶1。

关键词杉木；乳源木莲；混交林；凋落物；分解；混交比例

中图分类号S718.5文献标识码

A文章编号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，Fujian 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）是我國亚热带地区的主要造林树种，材质优良，深受广大林业经营者喜爱，甚至出现多代连栽现象。杉木多代连栽容易引起地力衰退和自毒作用，严重影响林分生产力[1-2]。如何解决杉木连栽地力衰退，以保持杉木人工林的持续生产力和稳定性已成为当前林业生产中亟需解决的问题。已有大量研究表明，营建混交林，尤其是杉木阔叶树混交林，可以改善杉木林分结构，恢复土壤肥力，提高林分生产力。有学者对杉木乳源木莲混交林的林分特征、林分生产力、生长规律、土壤肥力、固土保水功能、凋落物分解等进行了多层面、多角度的试验研究[3-7]，表明杉木乳源木莲是很好的混交组合，具有明显的生态、社会和经济效应。乳源木莲（Manglietia yuyuanensis Law） 为木兰科常绿乔木，属于古老孑遗树种之一，是中亚热带常绿阔叶林主要组成的优势树种之一，生长快、干形通直、木材纹理通直、结构细，为高级家具、高级建筑用材、高级拼花地板用材，其树体高大挺拔，树形优美，常年郁郁葱葱，花艳靓丽，供观赏及作行道树。同时乳源木莲叶大宽阔，每年都有大量落叶回归林地，易分解，灰分含量高，是珍贵用材树种、优良庭园观赏和四旁绿化树种，也是改良土壤的优良树种，是人工林树种结构调整的首选树种之一[3]。由于长期掠夺性、大量肆意砍伐和利用天然阔叶林资源，包括乳源木莲在内的许多中亚热带乡土珍贵树种资源越来越少，有些已经濒临枯竭，因此开展乳源木莲造林，在保护物种资源和丰富造林树种方面具有重要意义[4]。有关乳源木莲人工栽培及其混交林的研究已有报道，但有关杉木乳源木莲不同混交比例、不同组分分解速率、分解状况迄今鲜见报道。笔者对不同杉木乳源木莲混交比例不同凋落物组分的分解状况进行测定分析，试图揭示其分解规律及其差异性，为营建杉木乳源木莲混交林选择混交比例提供科学的理论依据和可借鉴的林业生产实践经验。

1试验地概况与研究方法

1.1试验地概况试验地在福建省三明市郊国有林场，位于福建西北部的三明市区。三明市区土地面积11.5万hm2，林地面积占80%以上，地貌为武夷山脉西南段与戴云山脉的西北坡之间，周边山地多为低山丘陵，市区地处盆地，盆地内地势较平缓，山间、河谷多丘陵，闽江主要支流沙溪穿过市中心区。由于受武夷山脉和戴云山脉所形成的地形作用和东南季风的综合影响，该区域属于河谷地温暖半湿润区，气候温和、雨量充沛，常年平均气温19.6 ℃，极端最高气温40.6 ℃，极端最低气温-6.1 ℃，稳定通过10 ℃积温全年为6 215 ℃；多年平均降水量1 820.7 mm；年均蒸发量1 504.1 mm，降水量大于蒸发量，年均相对湿度为79%，全年无霜期306 d，平均雾日55.8 d，全年日照时数1 822.7 h，雪日1.4 d；地带性土壤为山地红壤。试验地位于该林场列东工区西山洋47林班18大班5小班，小班面積为6 000 m2，海拔400～550 m，坡向南坡，坡度22°。试验林为2006年春季营造的杉木乳源木莲混交林，常规经营管理，主要植被有黄瑞木（Adinandra millettii）、檵木（Loropetalum chinense）、乌饭（Vaccinium mandarinorum）、广东蛇葡萄（Ampelopsis cantoniensis）、细枝柃（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随机区组设计，设3个水平：①SR11处理，杉木∶乳源木莲=1∶1混交林；②SR21处理，杉木∶乳源木莲=2∶1混交林；③SR31处理，杉木∶乳源木莲=3∶1混交林，每个处理3个重复。2014年6月在原有试验林中应用网袋法[8]采集新鲜的乳源木莲、杉木树叶和乳源木莲枝，进行凋落物分解试验。分别于2015年6月和2016年6月收回，冲洗干净后在80 ℃烘干箱中烘干称重。

计算凋落物分解残留率、分解周转期：

凋落物的残留率Dwt=wtw0×100%（1）

式（1）中，Dwt为季节残留率（%）；wt为每年所取样品的残留量（g）；w0为投放时分解袋内样品重量（g）。

凋落物的年残留率Dt=Δwt-Δwt-1Δw0×100% （2）

式（2）中，Dt为第t年的残留率（%）；Δwt为第t年所取样品的残留量（g）；Δwt-1为第t-1年所取样品的残留量（g）[9]。

凋落物分解模型y=ae-kt （3）

式（3）中，y为凋落物的年残留率；a为修正系数；e为自然对数底；k为分解常数；t为分解时间（a）[10]。

根据这个模型可进一步估算各凋落物叶分解的半衰期：

t0.5=ln0.5/（-k），t0.95=ln0.05/（-k） （4）

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

2结果与分析

凋落物分解是森林生态系统养分循环中重要的过程，对养分循环和森林生产力至关重要[11]。在植物–凋落物–土壤森林生态系统的养分循环中，植物主动从土壤中吸收养分，凋落物落物的分解及养分释放能显著提高土壤各养分含量，改善土壤养分状况以及生物活性，从而促进森林生态系统的养分循环和提高森林生产力[12]。

2.1不同混交比例下不同凋落物组分的残留率变化

由表1可知，不同凋落物组分在分解1年时残留率由大到小依次为乳源木莲枝、杉木叶、乳源木莲叶，在分解2年时残留率由大到小依次为乳源木莲枝、杉木叶、乳源木莲叶，乳源木莲叶残留率呈下降趋势。不同处理下分解2年时：乳源木莲叶在SR21处理时分解最快，凋落物残留率为40.51%，优于SR31处理的48.16%和SR11处理的46.55%，残留率有明显差异；杉木叶在SR11处理时分解最快，凋落物残留率为71.22%，优于SR31处理的72.19%和SR21处理的71.27%，不同凋落物组分的残留率无明显差异；乳源木莲枝在SR31处理时分解最快，凋落物残留率为67.23%，优于SR21处理的70.91%和SR11处理的74.31%，残留率有一定差异。

凋落物残留率经反正弦函数数据转换后进行方差分析。至分解1年时，同一凋落物组分不同处理残留率间差异均未达到显著水平，但不同树种不同组分不同处理残留率间存在极显著差异。乳源木莲叶与杉木叶、乳源木莲枝残留率间存在极显著差异，乳源木莲叶残留率较低，说明乳源木莲叶分解速率快于杉木叶、乳源木莲枝。

至分解2年时，同一组分凋落叶不同处理间残留率存在差异。SR11、SR21处理与SR31处理残留率间存在显著差异，其他处理残留率间差异未达到显著水平。SR21处理乳源木莲叶残留率显著低于SR11、SR31处理，说明SR21处理乳源木莲叶分解速率快于SR11、SR31处理。

从表1还可以看出，至分解2年时，杉木叶、乳源木莲枝不同处理残留率间差异仍然未达到显著水平。

2.2不同混交比例下不同凋落物分解周转期利用Olson在1963年提出的Olson指数衰减模型对凋落物残留率数据进行拟合（表2），分析不同处理与凋落物干质量残留率之间的关系，并且以分解95%凋落物干质量所需要的时间为凋落物分解的周转期。由表2可知，乳源木莲叶的周转期远短于杉木叶和乳源木莲枝。乳源木莲叶的周转期在SR21处理时最短，为6.05年；杉木叶的周转期在SR11处理时最短，为17.02年；乳源木莲枝的周转期在SR31处理时最短，为14.40年。

3结论与讨论

经过2年的分解，不同组分的凋落物存在显著差异。乳源木莲叶在不同处理下分解2年的凋落物残留率分别为48.16%、40.51%、46.55%，周转期分别为8.07、6.05、7.66年，乳源木莲叶凋落物在SR21处理时分解最快。杉木叶在不同处理下分解2年的凋落物残留率分别为72.19%、71.27%、71.22%，周转期分别为18.27、17.42、17.02年，杉木凋落叶在

SR11处理时分解最快。乳源木莲枝在不同处理下分解2年的凋落物残留率分别为67.23%、70.91%、74.31%，周转期分别为14.40、17.22、20.11年，凋落物乳源木莲枝在SR31处理时分解最快。经方差分析，至分解1年时，同一凋落物组分不同处理残留率间差异均未达到显著水平，但各树种不同组分不同处理残留率间存在极显著差异。乳源木莲叶与杉木叶、乳源木莲枝残留率间存在极显著差异，SR21处理与SR31处理残留率间存在显著差异。

考虑到在森林凋落物组成中，枯叶占绝对优势，约占凋落物量的80%，小枝约占10%，落皮约占10%，其他约占10%[13]，杉木乳源木莲混交林凋落物枯叶中乳源木莲叶占80%左右[7]，再结合杉木叶和乳源木莲枝的分解速度，选择乳源木莲叶分解最快的为SR21处理。杉木乳源木莲混交林混交比例宜为2∶1。

凋落物分解是一个长期的过程，该试验只对近2年的数据进行分析，初步揭示了不同混交比例对凋落物分解的影响。因此，要确切了解不同混交比例对凋落物分解的影响还需要长期的定位监测。

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