辽东3种农田防护林凋落叶和根系分解对土壤速效养分的影响

摘要：为研究辽东山区3种典型农田防护林凋落叶和根系分解对土壤速效养分的影响规律，本研究通过野外调查采样以及室内混合分解实验分析红松、板栗、榛子凋落物对土壤养分的影响。结果表明，红松凋落物分解对土壤速效磷含量有降低作用，榛子林地土壤速效磷受根系分解影响无明显变化，其他速效养分在分解作用下都有不同程度的提高。3种防护林凋落叶和根系分解影响程度存在一定差异。研究结果可为农林复合树种选择提供一定的科学依据。

关键词：农田防护林;凋落物分解;土壤速效养分

中图分类号： S152                                文献标识码：  A                     DOI编号：    10.14025/j.cnki.jlny.2015.18.030

为改善我国东北地区生态环境，东北地区建立了大量农田防护林。辽宁省人工农田防护林在保持水土、涵养水源和抵御自然灾害方面发挥了重要作用[1]。但是，已存的防护体系并非发展良好，其中一些林分在多年连续生长后，出现地力衰退、土壤退化和生长更新困难等问题[2]。针对造成这一现象的原因，国内外学者从不同角度进行了研究[3]。凋落叶分解通过推动整个生态过程对土壤理化性质起非常重要作用[4-6]，凋落叶作为养分的基本载体，分解后对土壤释放养分。国外专家研究得出根系分解对土壤有机C和速效N的贡献在某些林分中超过凋落叶的作用[4]。本文选取辽东地区典型的人工防护林为研究對象，采集林地土壤以及凋落叶和根系进行室内培养，继而测定土壤速效养分含量。结果主要用来分析农田防护林凋落叶和根系分解对土壤速效养分的影响，为农林复合树种选择提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

研究地位于辽宁省丹东市宽甸满族自治县。宽甸县地处长白山脉与千山山脉过渡地带、辽东断块山地丘陵区。山地丘陵约占总面积的85%。气候为温带大陆性气候，宽甸境内系东北暴雨中心区，最多年降雨量达1815毫米，最少年降雨量659.5毫米，年降水日数113.6日，无霜期129天。林地面积741万亩，活立木蓄积量2445万立方米，森林覆盖率78%。

1.2 野外调查与样品采集

于秋季旺盛生长的末期，针对3种常见防护林红松、板栗、榛子选择具有典型代表性的立地条件，每个树种分别建立3米×3米的3块标准地，调查防护林的立地因子（坡向、坡度等）、生长因子（林分平均密度、树龄、株高、胸径等）。

土样采集：在标准地内，均匀设置5个0.5米×0.5米大小的小样方，清理枯枝落叶层（包括半分解层）后收集每个样方0～10 厘米层土壤，然后将5个样方的土壤充分混合后取一定量装袋带回室内。将除去叶子、根系、石块等杂物后的鲜土过孔径5毫米的土壤筛，以备培养试验用。

凋落叶以及根系采集方法：在秋季树叶凋落后，采集不同林地完整且未分解当年凋落叶（人工进入林分采集）;使用挖掘法采集根系，在林地中挖掘树木尚未分解死亡根系（直径<0.2厘米）样品。所有植物样品经漂洗干净后风干以备培养实验用。

1.3 室内凋落物与土壤混合培养试验

将风干的凋落叶和根系放入烘箱，在60℃下烘干，杀青。取出后，用剪刀将叶子和根系剪成0.2厘米×0.2厘米碎片。将各自凋落叶和根系碎片称取3克装入网眼直径为0.4毫米、大小为10厘米×10厘米的尼龙袋子中，每种类型称取5份。称取准备好的1公斤土壤放入玻璃培养钵中。将5个袋子都埋入装有土壤的培养钵中。同时设置不加任何凋落物的培养钵土壤作为对照（CK）。培养钵上留有通气口，在常温下培养，每隔3～5天根据失水情况用喷壶补充水分，始终保持土壤湿度恒定，连续培养380天终止试验。

1.4 土壤速效养分含量测定

培养结束后，将尼龙袋取出，测量土壤速效养分含量。速效氮采用扩散法测定，速效磷采用NaHCO3浸提钼兰比色法测定，速效钾采用醋酸铵浸提火焰光度法测定。测定均采用3次重复（误差不超过5%）的平均值。

1.5 数据处理与分析

初步的数据整理采用Excel软件完成，用单因素方差分析和最小显著差异法（显著性水平设定为α=0.05）进行不同处理土壤性质之间的显著性检验。

2 结果与分析

2.1 典型防护林凋落叶分解对土壤速效养分的影响

红松、板栗、榛子各自凋落叶分解对土壤速效养分的影响结果见表1。

表1典型防护林凋落叶分解对土壤速效养分的影响

从表1可以看出，除红松防护林地土壤速效磷受凋落叶分解影响有25.99%的降低外，其他速效养分指标有11.40%～242.50%的提高。其中：红松防护林地土壤受凋落叶分解作用影响速效氮和速效钾分别提高了80.10%和113.88%;板栗防护林速效氮和速效磷分别提高了27.69%和19.57%，速效钾提高量最大，提高了大约2.5倍;榛子防护林土壤在凋落叶分解作用下，速效养分提高率较为均匀，分别为45.81%、11.40%和67.98%。

2.2 典型防护林根系分解对土壤速效养分的影响

红松、板栗、榛子各自根系分解对土壤速效养分的影响结果见表2。

表2典型防护林根系分解对土壤速效养分的影响

从表2可以看出，除红松防护林地土壤速效磷受根系分解影响有16.08%的降低以及受根系分解影响榛子林地土壤速效磷无明显变化外，其他速效养分指标有不同程度的提高。其中：红松防护林地土壤受根系分解作用影响速效氮和速效钾分别提高了116.13%和35.64%;板栗防护林速效氮和速效磷分别提高了10.07%和36.55%，速效钾提高量最大，提高了大约1.7倍;榛子防护林土壤在根系分解作用下，速效氮、钾提高率分别为39.53%、50.92%。

2.3 典型防护林凋落叶和根系分解对土壤速效养分影响比较

典型防护林凋落叶和根系分解对土壤速效养分影响比较见表3。

表3 典型防护林凋落叶和根系分解对土壤速效养分影响比较

注：+表示凋落叶影响作用大于根系，-表示凋落叶影响小于根系

从表3 可以看出，红松防护林土壤凋落叶对速效磷的影响大于根系，对速效氮和速效钾的影响小于根系;榛子防护林凋落叶分解对土壤速效氮和速效钾影响大于根系，对速效磷影响小于根系;板栗防护林凋落叶分解对土壤速效养分影响都大于根系。

3 结论与讨论

本研究通过野外调查采样以及室内混合分解实验分析红松、板栗、榛子凋落物对土壤速效养分的影响。结果表明红松凋落物分解对土壤速效磷含量有降低作用以及榛子林地土壤速效磷含量受根系分解影响无明显变化外，其他速效养分在分解作用下都有不同程度的提高。3种防护林凋落叶和根系分解影响程度存在一定差异。从结果可以看出，红松林地凋落物分解对土壤速效磷含量有降低作用，在选择农林复合树种时应该尽量避免选择此物种。板栗凋落物分解对土壤速效养分的提高率最大，在选择防护林树种时可优先考虑。

参考文献

[1] 惠淑荣，秦莹，刘强，赵培玉，韩晓东.辽东地区日本落叶松人工林凋落物层的持水性能研究[J].沈阳农业大学学报，2011

（03）：311-315.

[2] 潘建平，王华章，杨秀琴.落叶松人工林地力衰退研究现状与进展[J].东北林业大学学报，1997，25（02）：59-63.

[3] 薛立，邝立刚，陈红跃.不同林分土壤养分、微生物与酶活性的研究[J].土壤学报，2003（02）：280-285.

[4] John B， Pandey H N， Tripathi R S. Decomposition of fine roots of Pinus kesiya and turnover of organic matter， N and P of coarse and fine pine roots and herbaceous roots and rhizomes in subtropical pine forests stands of different ages[J]. Biology Biology and Fertility of Soils，2002（35）：238-246.

[5] 刘艳，汪思龙，王晓伟.不同温度条件下杉木、桤木和火力楠细根分解对土壤活性有机碳的影响[J].应用生态学报，2007，18（03）：481-486.

[6] 廖利平，马越强，汪思龙.杉木与主要阔叶造林树种叶凋落物的混合分解[J].植物生態学报，2000，24（01）：27-33.

作者简介：荣立利，本科学历，宽甸县硼海镇林业工作站，助理工程师，研究方向：林业经营。