木荷凋落物分解及对土壤作用规律的研究

木荷凋落物分解及对土壤作用规律的研究陈堆全(永春碧卿国有林场,福建永春362600)摘要:在福建省永春碧卿林场开展的木荷凋落物分解及土壤淋溶试验表明:木荷人工林凋落物量和养分积累量下坡中坡上坡,养分积累量CaNKMgFePZnCu;凋落物分解的失重率Ws与时间t之间存在Ws=341452Lnt-310741(R=0198)的对数关系;木荷凋落物可通过增加土壤有机质,提高土壤和下渗液的盐基量,提高土壤pH值,降低土壤水解性总酸度等途径来缓解土壤的酸化作用。关键词:木荷;凋落物;土壤酸化中图分类号:S792199012文献标识码:A文章编号:1002-7351(2001)02-0035-04StudiesontheDecompositionofSchimasuperbaLitterandontheLawofItontheSoilEffectCHENDui2quan(BiqingNationalForestFarm,Yongchun,Fujian,Yongchun362600,China)Abstract:TheexperimentindicatesthatthelitteramountandnutrientaccumulativeamountofSchimasuperbaplantationonthelowerslopearethoseonthemiddleslopethoseontheupperslopeandthenutrientaccumulativeamountisCaNKMgFePZnCu;thereisalogarithmicrelationbetweenWs(theweightlessnessrateoflitterdecomposition)andt(time):Ws=34.452Ln(t)-3.0741(R=0.98);andthelitterofS.superbacanrelievethesoilacidificationeffectbythewaysofincreasingthesoilorganicmatter,raisingthesaltbasecontentofsoilandinfiltrationliquid,enhancingthesoilpHvalue,andreducingthetotalacidityofsoilhydrolysis.Keywords:Schimasuperba;Litter;Soilacidification森林凋落物是指生态系统内生物组分产生并归还林地表面的有机物质的总称。森林凋落物在森林对土壤的影响中起着主导作用,凋落物的类型、化学组成、矿质化速率以及腐殖化条件等在某种程度上制约着森林土壤的主要理化性质。森林凋落物是林地有机质的主要物质库和维持土壤肥力的基础,通过凋落物分解向土壤释放营养元素是林木维持自身生长的重要物质来源,也是林木养分归还的主要途径[1,2],同时还会缓解土壤酸化的作用。近年来,全球环境日益恶化,许多地区已出现酸雨危害,酸雨的频繁沉降,加速土壤酸化,严重制约着植物的生长,导致森林衰退,森林生态系统恶化,土壤酸化问题已经越来越引起人们的广泛重视[3,4]。对杉木、木荷凋落物分解及对土壤作用规律的研究,旨在探明木荷凋落物的分解规律及其缓解土壤酸化的作用,为树种结构的调整和合理利用阔叶树种提供依据。1试验材料与方法1)凋落物收集:在永春碧卿林场肖田工区的木荷林中分上、中、下坡各设置5个1m×1m的凋落物收集网,每月搜集1次并分叶、枝、树皮等称重,分析样品取不同月份的收集样品平均混合而成,收集时间为1997年5月～1998年5月。2)凋落物分解试验设置:取新的凋落物(叶、枝、皮的混合样)25g装入已编号的25cm×25cm的尼龙网袋中,共72袋,按上、中、下坡随机置于林地表面,试验从1998年7月开始,历时1a,每月收集6袋试样,清除袋外物后倒出残渣,置70℃下烘干至恒重,测定凋落物失重,同时进行养分分析。3)土壤淋溶试验方法:先配制8∶1的硫酸和硝酸母液,然后用母液和蒸馏水配制所需pH值的模拟酸雨。取木荷林地土壤(山地红壤),分成3组,放入蒸馏水,pH110和pH210的模拟酸雨中浸泡5h,使3组收稿日期:2000-12-28;修回日期:2001-03-01作者简介:陈堆全(1959-),男,福建永春人,永春碧卿国有林场工程师,从事林业生产管理和林木培育研究。第28卷第2期2001年6月福建林业科技JourofFujianForestrySciandTechVol.28No.2Jun1,2001©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.值(水浸)分别为4151(A1)、4103(A2)和3125(A3),风干后过1mm筛,供作淋溶试验。pH值不同的3种土壤和4种不同pH值的模拟酸雨(CK(蒸馏水)、pH415、pH310、pH210)以及凋落物等3个因素安排正交试验,在自制渗漏测定计中布置淋溶试验。称取上述风干过筛的土壤2500g,装入渗漏测定计内,使其在底部形成高5cm,直径20cm的土柱;风干凋落物100g均匀覆盖在相应的土柱上表面。试验开始后,每天用模拟酸雨喷洒土壤或凋落物5次,每次400ml,持续15d。每天监测下渗液pH值变化,最后收集下渗液、凋落物和土壤,分析其盐基或其它元素的含量。表1模拟酸雨淋溶土壤试验的各因子水平表(L24(3×4×2))水平土壤(A)酸雨(B)凋落物(C)1A1CK02A2415100g3A331042104)分析方法:有机质、全N用岛津GC-8A全自动碳氮分析仪测定:K、Ca、Na、Mg、Fe、Cu、Zn用日立Z-6100原子吸收分光光度计测定;P用比色法即显色后用日立-3210紫外分光光度计测定。2试验结果与分析211木荷凋落物养分积累与分配30年生木荷人工林1a的凋落物量和养分积累量见表2。从表中可知,不同坡位木荷人工林的凋落物量和养分积累量差异显著,下坡中坡上坡,这种分布规律与林木的生长相一致。凋落物养分积累量在不同坡位显示同样的规律,即CaNKMgFePZnCu。就凋落物量而言,杉木每年的凋落物量为414t・hm-2・a-1(田大伦等,1994)[6],因此可以初步认为木荷凋落物量高于杉木,说明木荷在维持地力和缓解土壤酸化方面具有更高的潜力。212木荷凋落物分解速率木荷凋落物的分解过程见表3。随着分解进程的推进,凋落量逐渐减少,凋落物失重率逐渐增加,经过1a的分解,待试的25g凋落物只剩下119g。凋落物重量W与时间t之间、凋落物失重率Ws与时间t之间可建立如下对数关系:W=-8.61127Lnt+25.689(R=0.98)Ws=34.452Lnt-3.0741(R=0.98)表2木荷人工林的凋落物量和养分积累量坡位器官生物量/t・hm-2・a-1养分积累量/kg・hm-2・a-1NPKCaNaMgFeZnCu坡上部叶2.5018.780.6813.5338.600.12510.402.070.1250.013枝0.533.980.142.878.180.0272.210.440.0270.003皮0.090.680.020.491.390.0050.370.080.0050.000其他0.735.480.203.9511.270.0373.040.610.0370.004合计3.8528.921.0420.8459.440.19316.023.200.1930.020坡中部叶3.6127.110.9819.5355.740.18115.023.000.1810.018枝0.624.660.173.359.570.0312.580.520.0310.003皮0.211.580.061.143.240.0110.870.170.0110.001其他1.289.610.356.9319.760.0645.331.060.0640.006合计5.7242.961.5630.9588.320.28623.804.750.2860.029坡下部叶3.9529.671.0721.3760.990.19816.433.280.1980.020枝1.027.660.285.5215.750.0514.240.850.0510.005皮0.312.330.081.684.790.0161.290.260.0160.002其他1.5611.720.428.4424.090.0786.491.300.0780.008合计6.8451.381.8537.01105.620.34228.455.69.03420.034・63・福建林业科技第28卷©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.重量/g2518.716.613.812.912.29.168.67.26.04.53.22.0失重率/%0.025.033.044.048.051.063.065.071.076.082.087.092.0213凋落物缓解土壤酸化的作用21311木荷凋落物对土壤淋溶下渗液的影响木荷凋落物及模拟酸雨对土壤淋溶下渗液的影响见表4。从表中可知,模拟酸雨的pH值越低,即酸度越大,对土壤的淋溶作用越强,淋溶下渗液的盐基含量越高,pH值越低,酸化土壤的pH值与下渗液的盐基离子含量成反比,可以说明土壤酸化程度越深,土壤的盐基流失越重,盐基离子的含量越少;酸化土壤覆盖木荷凋落物,土壤下渗液的盐基含量显著高于对照,可见,木荷凋落物经过模拟酸雨淋溶之后,有更多的盐基进入土壤和下渗液当中。另外,下渗液pH值有一定提高,说明木荷凋落物对土壤酸化有一定的缓冲作用。21312木荷凋落物对土壤酸度的影响木荷凋落物对土壤酸度的影响见表5。随着模拟酸雨pH值下降,土壤pH值随之下降,土壤水解性总酸度升高,说明土壤酸化越来越严重。当土壤覆盖木荷凋落物之后,土壤pH值比对照有显著提高,水解性总酸度显著低于对照。由此可见,从土壤pH值和土壤水解性总酸度这两个酸度指标来看,木荷凋落物降低了土壤的酸度,缓解了土壤的酸化。表4木荷凋落物对土壤淋溶下渗液pH和盐基含量的影响土壤模拟酸雨凋落物pH盐基含量/meq・L-1CaMgKNa盐基总量A1CK06.40.520.040.130.300.99(4151)+6.20.410.300.310.141.1641504.20.380.150.050.130.71+4.60.330.380.090.201.0031003.70.410.180.030.180.80+5.10.590.480.090.211.3721002.60.460.230.040.170.90+2.80.780.830.360.192.16A2CK04.970.320.050.080.250.70(4103)+5.30.410.060.220.300.9941503.90.300.080.020.190.60+4.40.340.410.150.201.1031003.30.130.250.030.190.60+4.10.290.490.240.241.2621002.30.470.140.050.180.83+2.80.721.030.330.192.27A3CK03.90.170.110.020.200.50(3125)+4.40.180.120.040.260.6041503.30.230.150.050.150.58+4.50.290.310.140.190.9331003.10.310.120.090.150.67+3.90.410.310.160.1