广西容县红锥天然林凋落物组成及其时间动态

谭一波，郑 威，何 峰，陆国导

（1. 广西壮族自治区林业科学研究院，广西 南宁 530002；2. 广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530002）

广西容县红锥天然林凋落物组成及其时间动态

谭一波1,2，郑 威1,2，何 峰1,2，陆国导1,2

（1. 广西壮族自治区林业科学研究院，广西 南宁 530002；2. 广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530002）

为了解红锥天然林凋落物数量、组成及其凋落规律，对广西容县40年生红锥天然林样地1年内（2013年5月至2014年4月）收集的凋落物进行了研究。结果表明：年凋落物总量为6603.67 kg·hm-2，叶、枝和杂物凋落量的比例分别为58.30%、25.86%和15.84%。凋落总量、叶和杂物凋落量的月动态变化规律均为双峰型，峰值出现在3月和9月；而枝凋落物量月动态出现三个峰值，从大到小依次为8月、11月和3月。叶和杂物凋落量的季节变化格局表现为春季和秋季两个凋落高峰，春季凋落量大于秋季。

红锥天然林；南亚热带常绿阔叶林；凋落物组成；凋落物数量；凋落节律

凋落物是连接生态系统中植物-凋落物-土壤连续体的纽带，在维持土壤肥力、促进生态系统物质循环和养分平衡等方面发挥着重要作用，其一直是森林生态系统结构、功能和过程研究的核心内容之一[1]。同时，凋落物直接影响着种子萌发和幼苗的更新，对森林的演替和生物多样性的维持有着重要的影响[2-4]。

红锥Castanopsis hystrix属壳斗科锥属Castanopsis常绿乔木，是华南地区珍贵乡土用材树种，具适应性强、材性良好、生长速度快、固碳和改土能力强等特点[5]，主要生长于广西、广东、福建、云南、海南和湖南等省份，广西容县是其重要的分布中心之一[5-7]。红锥是该地区地带性植被（南亚热带常绿阔叶林）的主要上层树种和建群种，探索其凋落物发生作用规律，对红锥天然林生态系统碳循环和养分生物地球化学循环研究，以及维护其生态系统稳定都具有重要意义。国内有关红锥凋落物的研究集中在10～28年生红锥人工林林分，主要有：凋落物的数量及凋落节律[8]，凋落叶的养分含量[9]，叶凋落物和细根分解[10]，凋落物层生物量和分配格局[11]，凋落物层碳含量测定[12]等，尚缺乏对红锥天然林的研究，特别是40年生红锥老龄林凋落物的研究未见报道。因此，本研究选择广西容县红锥优良种质资源采集和母树保育基地天然林为研究对象，对其进行为期1年的凋落物特征研究，探讨40年生红锥天然林凋落物组成、数量动态，及其年凋落量与不同气候带植被和红锥人工林的差异。

1 研究区概况和研究方法

1.1 研究区和样地环境概况

红锥天然林样地位于广西容县黎村镇（N22°30′，E110°42′），为广西红锥优良种质资源采集地，林分具有较强的典型性和代表性。容县属南亚热带季风气候，年平均气温21.3 ℃，7月平均气温28.2 ℃，1月平均气温12.2 ℃，年平均降雨量1 698.9 mm，年平均无霜期335天以上。土壤以花岗岩、沙页岩冲积物母质形成的赤红壤、红壤和黄壤为主。地带性植被为南亚热带常绿阔叶林[13]。红锥天然林群落是以红锥为优势的小片纯林，林龄在40年左右，伴生少量马尾松和乌榄。群落在垂直方向上形成了乔木层、灌木层和草本层3个层次。乔木层可分为2层，第一层18～27 m，第二层高度10～18 m；乔木层平均高度19.7 m，以红锥为主，郁闭度在0.7～0.85之间。灌木层平均高度1.4 m，主要树种有红锥（更新幼苗）、罗伞树和九节等耐荫种类，灌木层盖度在60%～80%。草本层平均高度0.5 m，有扇叶铁线蕨、单叶新月蕨、黑莎草和芒其等，草本层盖度在10%～20%之间。

1.2 样地调查

在样地内设置5个20 m×20 m样方，记录每个样方的海拔、坡度、坡向、地理坐标和土壤腐殖质层厚度。每个样方（20 m× 20 m）内设置5个灌木样方（2 m× 2 m）和5个草本样方（1 m×1 m），灌木和草本样方布设在乔木样地四角和中心。记录样方中乔木层植物种名、数量、胸径、树高、冠幅、枝下高和健康状况等；在灌木样方和草本样方中记载物种、数量、盖度和高度。5个样方的基本信息见表1。

表1 样地和植物群落概况Table 1 Basic information of samples and vegetation communities

1.3 凋落物测定方法

在红锥天然林样地内按“梅花”五点法布置凋落叶收集框，收集框为1 m×1 m×0.25 m的方形收集框，放置时底部距地面15 cm，每块样地放置5个收集框。每月28日收集框中的凋落物。凋落物样品按叶、枝和杂物（花、果、树皮和碎屑等）区分，分别取一部分装入信封，80℃烘干至恒重并称量。由于红锥天然林群落内乔木层马尾松和乌榄数量很少，收集到的凋落物数量十分有限，因此在计算时予以忽略，仅计算红锥凋落物组成及数量。

2 结果与分析

2.1 凋落物的总凋落量及组成

从图1年凋落量及组成情况可知，红锥天然林的年总凋落量为6 603.67 kg·hm-2。凋落物中叶凋落量为3 849.63 kg·hm-2所占比例最大，占总凋落量的53. 68%，是凋落物的主要成分；枝凋落量为1 707.99 kg·hm–2次之，占25. 86%，而由花、果、皮和其他碎屑等组成的杂物凋落量为1 046.05 kg·hm–2最小，占15. 84% 。

图1 红锥天然林年凋落物量及组成Fig.1 Annual litter production and litter components in natural forest of C. hystrix

2.2 凋落物的时间动态

红锥天然林总凋落量，叶、枝和杂物等组分的月动态变化见图2。叶和杂物凋落量的月变化趋势与总凋落量的趋势基本一致，且叶（y=1.433 9x+90.295，R2= 0.916 2，P＜0.01）、杂物（y=4.347 8x+171.31，R2= 0.914 9，P＜0.01）分别与总凋落量呈显著线性相关，而枝凋落量的月变化呈现波动性。总凋落量、叶和杂物凋落量月变化均为双峰型，第1高峰出现在3月，次高峰出现在9月。总凋落量、叶和杂物凋落量在第1凋落高峰时分别占全年总凋落量的21.89%（1 445.44 kg·hm–2）、14.58%（962.82 kg·hm–2）和 4.78%（315.39 kg·hm–2），第 2次凋落高峰时分别占15.25%（1 006.39 kg·hm–2）、10.33%（682.16 kg·hm–2）和 2.51%（165.86 kg·hm–2）。叶凋落量最小值出现在12月和1月，凋落量仅为3月最高峰的9.24%。枝凋落量在8月、11月和3月出现 3个峰值，分别为 389.45 kg·hm–2、265.50 kg·hm–2和 167.23 kg·hm–2，凋落量依次减少。

凋落物的季节变化格局较为明显（表2），春、夏、秋、冬四季凋落量分别为2 227.28 kg·hm–2、1 727.30 kg·hm–2、2015.98 kg·hm–2和633.11 kg·hm–2，占年总凋落量比例的 33.73%、26.16%、30.53%和9.59%，出现春季和秋季两个凋落高峰，且春季凋落量较秋季大。叶和杂物季节凋落量动态与上述四个季节凋落物凋落规律基本一致，枝凋落量则在夏季出现峰值，秋季和春季次之，冬季最小。叶凋落量主要集中在春季和秋季，这两个季节凋落量之和分别占年总凋落量39.93%和年叶凋落总量的68.94%。枝凋落量在夏季最大，占年总凋落量10.16%和年枝总凋落量的39.27%，其次为秋季和春季。杂物凋落量峰值出现在春季，占年总凋落量6.64%和年杂物凋落总量的41.91%，秋季和夏季次之。

图2 红锥天然林凋落物月动态Fig. 2 Monthly dynamics of litters fall in natural forest ofC. hystrix

表2 红锥天然林凋落量季节动态（kg·hm–2）†Table 2 Seasonal dynamics of litter fall in natural forest of C.hystrix.

2.3 凋落物的年凋落量比较

表3显示了不同气候带主要森林凋落物量的分布格局。在不同气候带上，红锥天然林年凋落量低于热带雨林年平均凋落量（9 630 kg·hm–2），高于中亚热带（6 350 kg·hm–2）、北亚热带（5 620 kg·hm–2）常绿阔叶林和温带（4 083 kg·hm–2）落叶阔叶林年平均凋落量。

同一气候带上，红锥天然林年平均凋落物量（6 603.67 kg·hm–2）低于鼎湖山常绿阔叶林（平均值7 880 kg·hm–2，变化范围 6 390 ～ 11 040 kg·hm–2）[14]和广西岑溪常绿阔叶林（7 140 ～ 8 330 kg·hm–2）[15]，高于24年生红锥人工林（5 864 kg·hm–2）[8]和12年生红锥人工林（2 279 kg·hm–2）。红锥天然林凋落物量低于同一气候带的鼎湖山和广西岑溪常绿阔叶林可能是红锥天然林树种单一，乔木层结构简单，相较于物种丰富、结构复杂的常绿阔叶林凋落物量稍小。

表3 不同气候带主要森林凋落物各组分所占比例Table 3 Proportions of forest litter compositions in different climate zones of China

2.4 红锥天然林与人工林的比较

表4为红锥天然林和人工林凋落量变化情况，可以看出，随林龄的增加，红锥总凋落量逐渐增加，并伴随各组分凋落量的改变，叶凋落量减少，枝凋落增加，杂物凋落量先增加后减少。红锥天然林凋落量大于12和24年生红锥人工林，主要是林龄较大，地上生物量较林龄较小人工林要大，因此凋落量也大。

表4 红锥天然林和人工林凋落量变化趋势 （kg·hm–2）†Table 4 Litter amount variations in C. hystrix natural forest and plantation

3 结 论

1）40年生红锥天然林凋落物的年凋落量为6 603.67 kg·hm-2。在不同气候带上，其年凋落量低于热带雨林，高于中亚热带、北亚热带常绿阔叶林和温带落叶阔叶林；在相同气候带上，年凋落物量稍低于广东鼎湖山和广西岑溪等南亚热带常绿阔叶林。

2）叶凋落物是红锥天然林凋落物的主要成分，占总凋落物量的53. 68%，枝和杂物凋落量分别占25. 86%和15. 84%。

3）红锥天然林总凋落量、叶和杂物凋落量月变化均为双峰型，峰值分别出现在春季3月和秋季9月；枝凋落量月变化趋势为波动型，出现3个峰值。叶和杂物凋落量的季节变化格局，表现为春季和秋季两个凋落高峰，春季凋落量大于秋季。枝凋落量则在夏季出现最大峰值，秋季和春季次之，枝凋落量与风速呈显著相关性，相关系数达0.860。

4）与红锥人工林比较，随林龄的增加，总凋落量逐渐增加，并伴随各组分凋落量的改变，叶凋落量减少，枝凋落增加，杂物凋落先增加后减少。

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Litter compositions and time dynamics in natural forests ofCastanopsis hystrix, in Rongxian County, Guangxi Province

TAN Yi-bo1,2, ZHENG Wei1,2, HE Feng1,2, LU Guo-dao1,2
(1.Guangxi Zhuang Autonomous Region Forestry Research Institute; 2.Guangxi Key Lab. of Superior Timber Trees Resource Cultivation, Nanning 530002, Guangxi, China)

Castanopsis hystrixnatural forests in Rongxian, Guangxi were investigated from May 2013 to April 2014, by monthly collecting fall litters in sample plots of 2 000 m2, to fi nd out their amount, composition and decomposition dynamics. The results show that the total annual fall litter was 6603.67 kg·hm-2, while leaf, branch and trash litter accounted for 58.30%, 25.86% and 15.84%respectively; Monthly total litter, leaf litter and trash all emerged bimodal curve, the peaking values appeared in March and September;While branch litter presented 3 peak values within one year, they appeared in August, November and March, the maximum branch litter presented in August, followed by November and March; Seasonal change rhythm of leaf and trash litter showed two withering peaks in spring and autumn, and the spring litter amount was more than that of autumn.

Castanopsis hystrixnatural forest; lower subtropical evergreen broadleaved forest; litter fall composition; litter fall production; litter-fall dynamics

S714.8

A

1673-923X(2015)06-0007-04

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.06.002

2014-04-11

广西优良用材林资源培育重点实验室自主课题（12B0402）；广西优良用材林资源培育重点实验室开放课题（12A0404）；林业公益性行业科研专项（201204512）

谭一波，工程师；E-mail：tybrun@126.com

谭一波,郑 威,何 峰,等. 广西容县红锥天然林凋落物组成及其时间动态[J].中南林业科技大学学报,2015,35(6):7-10.

[本文编校：吴 彬]