天山云杉林凋落物组成及营养成分研究

刘 萍，张 震，刘双成

（1华南农业大学林学院，广东广州 510642；2北京市密云县园林绿化局，北京 101500；

3新疆天西林业局巩留林场，新疆巩留 835401）

森林凋落物是指森林生态系统内由生物组分产生，然后归还到林地表面，作为分解者的物质和能量来源，借以维持生态系统功能的所有有机物质的总称［1］.森林凋落物是一个庞大且复杂的养分贮存库，是林地土壤有机质的主要来源，对涵养水源，维持土壤肥力以及森林生态系统物质的生物循环和养分平衡具有重要意义.国外学者对森林凋落物的研究较早，最早由德国学者在《森林凋落物产量及其化学组成》中阐述了森林凋落物在养分循环中的重要性［2］.此后，一些学者先后对世界范围的森林凋落物做了大量报道和总结［3-4］.国内学者对森林凋落物的研究始于20世纪60年代初期，80年代有较大发展［5-8］.本文以新疆西天山自然保护区天山云杉林为研究对象，对天山云杉森林凋落物数量及其年凋落量动态变化、森林凋落物营养元素构成及其土壤归还量等进行调查分析，为进一步保护天山云杉林生态系统健康发展和森林经营管理提供理论基础.

1 材料与方法

1.1 材料来源

材料来源于新疆伊犁州巩留县东部的国家级西天山自然保护区，调查样地原点坐标为43°09′30″N，82°53′11″E，面积为 6 hm2（200 m×300 m），以天山云杉Picea schrenkiana var.tianschanica纯林为主.

1.2 研究方法

1.2.1 凋落物收集 自2008年8月开始至2009年7月，把6 hm2样地分成150个20m×20m的样方.在样地中沿对角线选择30个20 m×20 m的样方，在每个样方中随机设置1个森林凋落物收集器.进入11月份至来年4月天山云杉生长几乎处于休眠状态，故2008年11月至2009年4月收集1次，其他时间为每月底收集1次.凋落物按叶、枝（包括树皮和枝皮）、繁殖器官（包括花、果和脱落的种子）和其他杂物成分（主要包括虫和鸟的粪便、虫尸、少量的碎屑、灰尘及无法判别成分的物质等）进行分类.

1.2.2 凋落量测定 将凋落物置于80℃恒温条件下烘干36 h至恒质量，用电子天平称量各组分的质量，并计算凋落物总量及各组分所占比例.按不同组分用常规方法测定营养元素含量，包括常量元素N、P、K、Ca、Mg和微量元素 Fe、Mn、Cu、Zn等 9种.数据处理采用Excel 2007和SPSS 16.0完成.

2 结果与分析

2.1 天山云杉林凋落物组成及其动态变化

森林凋落量是指单位时间单位面积森林地段上所有森林凋落物的总量，时间上包括年凋落量和月凋落量，组成成分上包括叶、枝、花果繁殖器官和其他杂物等.由表1可知，天山云杉林年平均凋落物量为2 622.0 kg／hm2，不同器官年凋落量差异较大.其中：叶年凋落量最大，为 1 766.6 kg／hm2，占年凋落量的67.4%，且10月凋落量最大；花果繁殖器官凋落量最小，为189.3 kg／hm2，占年凋落量的7.2%，最大值也是在10月.天山云杉林各器官凋落量大小顺序为叶＞枝＞花果繁殖器官＞杂物，与其他报道中不同器官凋落量大小顺序的研究结果［2］相一致.一般来说，森林凋落物月凋落量季节动态模式有单峰、双峰或不规则等类型［6］，由表1可知，天山云杉林凋落量主要集中在入冬前的秋季，占全年凋落量的一半以上.在进入冬季的6个月中，由于天山云杉林生长代谢减缓，凋落量显著减少，仅占全年总凋落量的10.36%，与天山云杉林生理代谢活动强弱一致.

表1 天山云杉林不同月份各器官凋落量Tab.1 Forest litter of Picea schrenkiana in different organs during differentm onths

2.2 天山云杉林凋落物营养元素含量及其土壤归还量

凋落物作为养分的基本载体，在维持森林土壤肥力，促进森林生态系统正常的物质循环和养分平衡方面起着特别重要的作用［7］.森林凋落物营养元素含量与年凋落量之积为年土壤归还量，它与凋落物的数量和凋落物中营养元素含量密切相关.本文共测定了天山云杉林凋落物中9种营养元素含量，如表2所示.

表2 天山云杉林不同器官凋落量营养元素含量Tab.2 The nutrient elements and contents of forest litter on Picea schrenkiana

依据表1和表2数据可以推算出天山云杉林年土壤归还量大小顺序为：Ca（60.83 kg／hm2）＞N（25.94 kg／hm2）＞K（17.09 kg／hm2）＞P（7.44 kg／hm2）＞Mg（3.66 kg／hm2）＞Fe（1.98 kg／hm2）＞Zn（1.38 kg／hm2）＞Mn（0.36 kg／hm2）＞Cu（0.22 kg／hm2）.

3 讨论与结论

森林凋落物及其形成的森林腐殖质是森林土壤的重要组成部分，森林通过凋落物把大量有机质、氮素、磷素、钾素以及各种微量元素归还并分解进入土壤供植物生长需要.有研究报道，森林每年通过凋落物分解归还土壤的总氮量占森林生长所需总氮量的70%～80%、总磷量占65%～80%、总钾量占30%～40%［5］.本次研究测得天山云杉林年凋落量为2.622 t／hm2，一般来说，森林年凋落量平均为 1.6～9.2 t／hm2［8］，天山云杉林受寒冷和干旱的影响，生长周期短，年生长量小，相应表现出年凋落量也较低.

森林植物以凋落物形式转化为土壤营养元素归还到土壤中，天山云杉林凋落物9种营养元素中，常量元素年归还量最多的是Ca，其次为N、K、P，最少的是Mg.新鲜植株中N、P含量约是凋落物中N、P含量的2倍，K则是3～4倍，说明在枝叶凋落前N、P、K大部分被转移，K的转移量最大［8］.微量元素年归还量最多的是Fe，其次为Zn、Mn，最少的是Cu.天山云杉林凋落物营养元素归还量是土壤肥力的重要补充来源，对天山云杉林土壤养分循环和树木生长都具有极其重要的作用.

［1］刘海岗，刘一，黄忠良.森林凋落物研究进展［J］.安徽农业科学，2008，36（3）：1018-1020.

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【责任编辑 李晓卉】