5种不同林地枯落叶及土壤养分含量分析

2020-05-13湛鑫琳韦昌雷刘学爽王立中刘德文

防护林科技 2020年3期

湛鑫琳，韦昌雷，刘学爽，王立中，刘德文

(大兴安岭农林科学院，黑龙江嫩江源森林生态系统国家定位观测研究站，黑龙江大兴安岭 165000)

枯落物是森林生态系统的重要组成成分，是连接林木与土壤的中间体，在维护土壤肥力、促进森林生态系统正常物质循环和养分平衡，以及水源涵养、水土保持等方面发挥着重要的生态功能[1]。枯落叶是枯落物的主要组成之一，枯落叶的养分状况在一定程度上反映了土壤的养分供应状况以及植物的养分利用情况。南瓮河国家自然保护区是东北最大的森林湿地自然保护区，是我国寒温带的典型林区。目前研究主要集中在林木、土壤、森林水文等方面，对枯落物的研究较少。本文以南瓮河有代表性的落叶松(Larixgmelinii)、白桦(Betulaplatyphylla)和蒙古栎(Quercusmongolica)3种树种为例，对枯落叶的C、N、P、K等四种元素含量进行分析。并对比林地与岛状林地，分析枯落叶与土壤的关联性。

1 研究区概况

试验地位于南瓮河国家自然保护区(125°13′—125°14′ E，51°12′—51°13′N)，地处大兴安岭山脉伊勒呼里山南麓，是我国唯一的寒温带水域内陆湿地生态系统类型的自然保护区。有典型的寒温带季风气候特征，四季分明，冬季严寒、夏季多雨，平均海拔459 m，年平均温度-3.5 ℃。主要乔木树种有兴安落叶松、白桦、蒙古栎、山杨，灌木主要有兴安杜鹃，土壤类型为典型的暗棕壤。

2 样品的采集与测定

2.1 采样样地

对南瓮河自然保护区5种有代表性森林类型进行枯落物和土壤样品采集。采样样地信息见表1。

表1 五种森林类型植被信息

2.2 枯落叶的采集

在各林分的标准地内分别设置 3 个孔径为1.0 mm的尼龙网做 1 m × 1 m×0.25 m 的样品收集器，网底距地面50 cm。取样时将三个收集器的样品混匀，取1 kg放入信封内送检。

2.3 土壤的采集

土壤取样，在每个类型林地中，按“S”形选择5个点，采集0～10 cm土层土样，混合均匀后放入塑料自封袋，带回分析。

2.4 检测方法及仪器

各测试项目的检测方法及仪器如表2所示。

表2 检测项目、方法及仪器

3 结果与分析

3.1 枯落叶的元素分析

植物碳含量是植物碳贮量的一种度量,反映绿色植物在光合作用中固定贮存碳元素的能力。几种枯落叶C含量范围为14.1%～16.5%，其中白桦的C含量明显高于蒙古栎和落叶松，而蒙古栎和落叶松差别不大,说明3个树种中白桦的固碳能力更强[2]。各枯落叶的养分含量顺序皆为: N > K > P。氮含量以白桦林最高，白桦和落叶松两个树种，岛状林的含量要高于普通林地。磷含量以蒙古栎最高，说明蒙古栎具有较强富集磷的能力，氮含量偏低, 而磷含量偏高, 导致氮磷比偏低, 这说明蒙古栎的生长受氮元素的限制更大[3]。与氮相反，白桦和落叶松两种林分岛状林的含量要低于普通林。钾的含量比较杂乱，岛状白桦林最高，蒙古栎次之，这主要是因为氮、磷具有不可移动性和被吸附性，而钾的淋溶作用明显，因而响应因素较多，规律性较差。

表3 枯落叶养分数据

3.2 土壤与枯落叶关联性分析

土壤是树木生长的基础，叶片是土壤营养水平的具体表现形式与确切反映，所以叶片与土壤元素质量分数之间存在着密切的相关性。岛状落叶松林、落叶松林的土壤和枯落叶部分元素数据列于表4。根据全国第2次土壤普查养分分级标准表5[4]，这两种林地的土壤养分中有机质、全氮、碱解氮均处于丰的等级，可以说两种林地的土壤养分是充足的。通过对比可见，岛状落叶松林的土壤中有机质含量要大于落叶松林，岛状落叶松林下层灌木较少，植被盖度较低，太阳辐射强度较大，地表温度高，且岛状落叶松林的枯枝落叶层含水量较大，这些均有利于枯枝落叶层的分解[5]，使得重新进入土壤中的有机质含量多。两种土壤的氮含量差别不大，但岛状落叶松林的水解氮的含量却高于落叶松林，据报道土壤有机质与水解氮、有效磷、速效钾等存在着显著或极显著正相关，说明有机质丰富的土壤，在矿化过程中能释放大量的营养元素为植物生长提供养分[6]。从枯落叶的养分数据可见，岛状落叶松林的枯落叶中氮含量也高，这是由于岛状落叶松林土壤中容易被植物吸收利用的水解氮含量高，有利于植物的生长，所以叶片的养分含量也大。可见，较低的植被盖度、充足的水分等条件有利于氮元素在叶片与土壤中形成良性的循环。两种枯落叶有机质含量差别不大，岛状落叶松林甚至略低于落叶松林，可能是由于两种土壤中的有机质含量充足，对植物生长并没有制约作用，细微的差别可能来源于样品及实验的误差。