南岳衡山马尾松天然林凋落物组成特征研究

曾掌权， 李明红， 杨 蕊， 匡代勇， 阳 清， 夏江林，田育新， 张灿明

(1.湖南省林业科学院衡山森林生态系统定位观测研究站， 湖南 长沙 410004； 2.湖南南岳衡山国家级自然保护区管理局， 湖南 衡阳 421999； 3.湖南水资源研究和利用合作中心， 湖南 长沙 410013)

凋落物由植株生长过程中凋谢的枯落物组成，主要包括叶、枝条、种子、果实和树皮等，是森林生态系统中重要的组成部分，对降低降雨的动能、减少雨水的冲刷、滞纳涵养水源和缓解水分蒸发等方面具有重要的作用，同时也是生态系统物质循环和能量传递环节中重要的中间物[1-4]。

南岳衡山植物群落主要由马尾松先锋群落及柳杉、杉木为建群种组成的针叶林偏途演替群落组成[5-6]。其中，马尾松具有耐干旱、瘠薄的特点，是南岳衡山重要的乡土先锋树种，主要分布于海拨850 m 以下的区域，基本上是飞籽成林，通过天然更新的方式逐步自然演替[6]。现在报道较多的是马尾松等人工林凋落物数量的影响因素，包括受树种组成、林分密度、林龄等林分结构的影响[7-12]，以及受气候条件、地力因子等环境因素的影响[13-16]，而有关马尾松天然林在这方面的研究报道很少。湖南衡山森林生态系统定位观测研究站根据马尾松在衡山的分布特征，在华严湖附近(112°43′47.54″E， 27°15′26.69″N)建立了长期固定样地，旨在定位观测马尾松天然林的动态变化。本文根据样地凋落物监测数据，探讨马尾松凋落物的数量与组成特征。

1 试验地概况

试验地位于湖南衡山森林生态系统定位观测研究站。该站位于我国湖南省中部的南岳区(112°43′E，27°15′N)，介于海拔80～1 300 m之间，属于典型的亚热带湿润气候，年平均气温12.2 ℃，年降水量2 300 mm，相对湿度在80%以上，林地土壤为山地黄壤，土壤pH值4～6[17]。

2 材料与方法

2.1 研究方法

2018年，建2块1 000 m2马尾松固定样地。用全站仪将样地设置成10 m×10 m方格，10 m点埋设固定桩，对样地内胸径1 cm以上植株进行每木调查挂牌定位(见表1)。2块样地设置凋落物收集框8个 ( M1-1～M1-4， M2-1～M2-4 )，面积0.75 m×0.75 m，悬挂0.5 mm尼龙网，网距地面0.8 m，收集框之间相距13.5 m。每个月收集1次凋落物，并按枝、皮、球果、针叶、阔叶、半分解成分分类。将已称鲜重的凋落物样品用纸袋分袋包装，放入80 ℃恒温箱中烘干24 h以上至恒重，将烘干的凋落物样品用精度为0.01 g的电子天平称量其干重，最后换算成每hm2的凋落物储量。

2.2 统计方法

用Microsoft office Excel 2007进行数据处理，根据全年监测数据，分析马尾松样地年凋落物量及组成。

表1 马尾松样地特征Tab.1 Plot characteristics of Pinus massoniana样地编号树种组成林龄/a密度/(株·hm-2)平均树高/m平均胸径/cm1马尾松、细齿叶柃、檵木801 82512.6415.572马尾松、檵木、细齿叶柃802 2128.4813.54

3 结果与分析

3.1 凋落物各组分年凋落量

马尾松样地天然林凋落物主要包括马尾松树皮、球果、树枝、针叶及檵木等阔叶和半分解物组成(见图1)，受树种、林龄、密度等影响。树皮年凋落量介于0.07( M2-3 )～0.99( M2-1 )t·hm-2，平均0.45 t·hm-2。球果年凋落量介于0.08(M2-4)～2.16(M1-4) t·hm-2，平均0.80 t·hm-2。枝年凋落量介于0.48(M1-2)～2.11(M2-3) t·hm-2，平均1.11 t·hm-2。针叶年凋落量介于2.22( M2-3 )～4.41( M1-4 ) t·hm-2，平均3.14 t·hm-2。阔叶年凋落量介于0.49( M2-3 )～1.5( M1-4 ) t·hm-2，平均1.00 t·hm-2。半分解物年凋落量介于1.61( M1-1 )～4.54( M1-3 ) t·hm-2，平均3.65 t·hm-2。

3.2 凋落物各组分占年凋落物量的百分比

凋落物各组分平均占年凋落物量百分比的大小顺序为半分解物(35.96%)>针叶(30.94%)>枝(10.94%)>阔叶(9.85%)>球果(7.88%)>树皮(4.43%)。各组分占年凋落物量百分比为树皮介于0.77%～9.07%，球果介于0.88%～16.56%，枝介于4.52%～-24.15%，针叶介于24.4%～37.08%，阔叶介于5.38%～14.13%，半分解物介于19.44%～43.65%，主要凋落物为半分解物、针叶和枝(见表2)。将凋落物组分中树皮、枝、球果归入硬凋落物，针叶、阔叶、半分解物归入软凋落物。本研究马尾松样地中硬凋落物和软凋落物百分比相差最大是M2-4，分别为16.42%和83.58%，相差最小的是M1-1，分别为29.34%和70.65%，样地平均为23.25%和76.75%(见图2)，样地中主要以软凋落物为主。马尾松样地凋落物中针叶主要是马尾松针叶，阔叶主要是灌层的檵木、细齿叶柃等的叶片。针叶与阔叶之比介于2.62(M1-1)与4.53(M1-2)之间，平均值为3.14(见图3)。

表2 马尾松天然林凋落物各组分占年凋落物量的百分比Tab.2 Percentage of content of litter components to the an-nual litter amount%凋落物收集框树皮球果枝针叶阔叶半分解物M1-12.173.0224.1537.0814.1319.44M1-23.0312.884.5532.8612.0334.66M1-32.7810.447.8528.357.0943.49M1-44.2916.564.5233.8211.5029.29M2-18.805.876.7628.629.9640.00M2-29.075.5510.8932.028.5433.94M2-30.773.0823.1924.405.3843.19M2-43.500.8812.0430.319.6343.65平均4.437.8810.9430.949.8535.96

3.3 年凋落物量

本研究马尾松天然林样地年凋落物量介于8.28 t·hm-2(M1-1)至13.04 t·hm-2(M1-4)之间，平均10.15 t·hm-2(见图4)。

4 讨论与结论

凋落物是森林生态系统重要的组成部分，是生态系统物质循环和能量传递的重要环节，同时也影响水土保持等方面生态服务功能。马尾松天然林凋落物主要由树皮、球果、枝、针叶、阔叶和半分解物组成，各组分平均年凋落量分别为0.45、0.80、1.11、3.14、1.00、3.65 t·hm-2，其中主要组分为半分解物、针叶和枝。年凋落物量为8.28～13.04 t·hm-2，平均值为10.15 t·hm-2。掌握马尾松天然林凋落物组成特征，有利于开展马尾松的养分循环等方面的研究。