倒木分解對土壤化學(xué)計(jì)量特征的影響

0 引言

倒木是指傾斜度在 內(nèi)，粗頭直徑大于等于10cm 的死木質(zhì)體[1。倒木是森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫的重要組成部分。倒木通過自身的腐爛分解與淋溶將多種物質(zhì)添加到土壤中，改變土壤的成分[2-3]。倒木分解是森林生態(tài)系統(tǒng)中一個極其重要的生態(tài)過程，對維護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展具有重要意義4。目前，有關(guān)哀牢山山地濕性常綠闊葉林倒木分解對土壤化學(xué)計(jì)量特征影響的研究相對較少。研究通過對倒木下土壤的化學(xué)計(jì)量特征進(jìn)行分析，探究倒木分解對土壤基本理化性質(zhì)的影響，以期更好地了解倒木對森林生態(tài)系統(tǒng)的作用，為森林經(jīng)營管理提供技術(shù)支持。

1材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于哀牢山國家自然保護(hù)區(qū)徐家壩地區(qū)，樣地地理位置為 海拔 ，樣地屬亞熱帶山地氣候。研究區(qū)植被主要由殼斗科（Fagaceae）、茶科（Theaceae）、樟科（Lauraceae）和木蘭科（Magnoliaceae）的種類組成，其中以殼斗科的木果柯（Lithocarpusxylocarpus）為標(biāo)志的哀牢山中山濕性常綠闊葉林面積為 是研究區(qū)分布面積最大、保存最好的原生植被，是我國目前保存面積最大的亞熱帶常綠闊葉林區(qū)[5-6]。

1.2 野外調(diào)查

在云南省哀牢山國家級自然保護(hù)區(qū)中山濕性常綠闊葉林內(nèi)，根據(jù)SOLLINS制定的標(biāo)準(zhǔn)和具體情況，將研究區(qū)內(nèi)不同林分類型的倒木劃分為3種不同的腐爛等級（見表1）。各選取3棵重度腐爛等級的變色錐、硬斗柯、木果柯、滇南山楊倒木下的土壤，以及3處對照樣地（無倒木）的土壤作為研究對象。將土壤表面的葉片、樹枝、動植物殘體等雜質(zhì)清理干凈后，采集研究對象土壤深度為 、 和 的土壤樣品。采用重鉻酸鉀滴定法測定總有機(jī)碳。采用濃硫酸 過氧化氫 ）進(jìn)行高溫消煮，通過連續(xù)流動分析儀（德國SEALAnalyticalAA3）測定全氮、全磷含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用雙因素方差分析法分析倒木樹種和土壤深度及其交互作用對土壤化學(xué)計(jì)量特征的差異顯著性及效應(yīng)量；使用單因素方差分析和鄧肯法多重比較分析不同樹種、不同土壤深度倒木下土壤化學(xué)計(jì)量特征指標(biāo)之間的差異顯著性；使用Pearson相關(guān)分析確定倒木下土壤化學(xué)計(jì)量特征及對照樣地各土壤化學(xué)計(jì)量特征之間的相關(guān)性。數(shù)據(jù)分析在SPSS24.0軟件中進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1樹種和土壤深度對土壤化學(xué)計(jì)量特征的差異顯著性分析

不同樹種和不同土壤深度倒木下土壤的有機(jī)碳、全氮、全磷、碳氮比、碳磷比和氮磷比均具有極顯著性差異。樹種與土壤深度的交互作用對土壤有機(jī)碳、碳氮比和碳磷比產(chǎn)生極顯著影響。效應(yīng)量估計(jì)結(jié)果表明，樹種對有機(jī)碳、全磷、碳氮比、碳磷比、氮磷比影響較大，而對全氮影響較大的因素則是土壤深度（見表2）。

2.2倒木分解對土壤化學(xué)計(jì)量特征的影響

隨著土壤深度的增加，不同樹種倒木下和對照樣地的王壤化學(xué)計(jì)量特征指標(biāo)均呈現(xiàn)下降趨勢。其中，變色錐倒木下土壤的全磷，硬斗柯倒木下土壤的有機(jī)碳、全氮、全磷和碳氮比，木果柯倒木下土壤的有機(jī)碳、全氮、碳氮比和碳磷比和對照樣地土壤的全氮和全磷均隨土壤深度的增加表現(xiàn)出顯著性差異（見圖1）。

注：大寫字母表示相同樹種，不同土壤深度之間的差異顯著性；小寫字母表示相同土壤深度，不同樹種之間的差異顯著性；

圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。B—變色椎、Y—硬斗柯、M—木果柯、D—滇南山楊、CK—對照樣地（無倒木）。

OC—有機(jī)碳、TN—全氮、TP-全磷、C/N—碳氮比、C/P—碳磷比、N/P—氮磷比。

在各層土壤中，不同樹種倒木下土壤化學(xué)計(jì)量特征與對照樣地土壤化學(xué)計(jì)量特征之間存在差異。木果柯倒木下土壤化學(xué)計(jì)量特征指標(biāo)（除全磷外）均顯著高于對照樣地土壤；變色錐倒木下土壤化學(xué)計(jì)量特征指標(biāo)較對照樣地土壤高，但除表層土壤的碳氮比存在顯著性差異外，其余指標(biāo)與對照樣地土壤的差異性并不顯著；硬斗柯和滇南山楊倒木下不同土壤深度的土壤，除硬斗柯倒木下土壤全磷高于對照樣地土壤外，其余指標(biāo)變化均較為平穩(wěn)，與對照樣地土壤相近。

2.3倒木與對照樣地土壤化學(xué)計(jì)量特征的相關(guān)關(guān)系

倒木下土壤有機(jī)碳、全氮、碳氮比、碳磷比、氮磷比之間具有極顯著正相關(guān)性。全磷僅與氮磷比呈顯著負(fù)相關(guān)（見表3）。在對照樣地土壤中，有機(jī)碳、全氮和氮磷比之間具有顯著正相關(guān)，碳磷比與有機(jī)碳呈極顯著正相關(guān)，與碳氮比呈顯著正相關(guān)（見表4）。

3結(jié)論

研究通過對哀牢山中山濕性常綠闊葉林中處于重度腐爛等級的4種優(yōu)勢樹種倒木下王壤與對照樣地土壤的化學(xué)計(jì)量特征進(jìn)行分析，探討了倒木分解對土壤基本理化性質(zhì)的影響。得出以下結(jié)論。

① 不同樹種和土壤深度的倒木下土壤有機(jī)碳、全氮、全磷、碳氮比、碳磷比和氮磷比均具有顯著性差異。其中樹種對有機(jī)碳、全磷、碳氮比、碳磷比、氮磷比的影響較大，而土壤深度對全氮影響較大。

② 隨著土壤深度的增加，不同樹種倒木下和對照樣地的土壤化學(xué)計(jì)量特征指標(biāo)均呈下降趨勢。其中，倒木下土壤的有機(jī)碳、全氮下降最顯著的是木果柯，倒木下土壤全磷下降最顯著的是硬斗柯。在各層土壤中，不同樹種倒木下土壤化學(xué)計(jì)量特征與對照樣地土壤化學(xué)計(jì)量特征之間存在差異。木果柯倒木下土壤化學(xué)計(jì)量特征指標(biāo)（除全磷外）均顯著高于其他樹種和對照樣地；變色錐倒木下土壤化學(xué)計(jì)量特征指標(biāo)也較對照樣地土壤高，但除土壤表層的碳氮比存在顯著性差異外，其余指標(biāo)差異性并不顯著；硬斗柯和滇南山楊倒木下土壤化學(xué)計(jì)量特征指標(biāo)，除硬斗柯倒木下土壤全磷高于其他樹種和對照樣地土壤外，其余指標(biāo)均與對照樣地土壤相近。

③ 倒木下土壤有機(jī)碳、全氮、碳氮比、碳磷比、氮磷比之間具有極顯著正相關(guān)性。對照樣地土壤中，有機(jī)碳、全氮和氮磷比之間具有顯著正相關(guān)性。對比發(fā)現(xiàn)，倒木下土壤的有機(jī)碳和全氮都受倒木分解影響，與碳氮比呈極顯著正相關(guān)，而對照樣地土壤的有機(jī)碳和全氮與碳氮比卻不具有顯著相關(guān)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆恩榮，王希華，黃建軍．森林粗死木質(zhì)殘體的概念及其分類[J].生態(tài)學(xué)報，2005，25（1）：158-167.

[2]段文標(biāo)，曲美學(xué)，陳立新，等.云冷杉林林隙內(nèi)倒木腐爛等級及其形成的微立地類型對土壤基本理化性質(zhì)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2018，29（12）：3977-3985.

[3]何東進(jìn)，游惠明，肖石紅，等.天寶巖長苞鐵杉林倒木接觸處土壤酶活性變化及其環(huán)境效應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，2017，37（1）：118-126.

[4]HARMONME，F(xiàn)RANKLINJF，SWANSON F J.Ecology of coarse woody debris in temperate ecosystems[J]. Advances in ecological research， 1986（15）：133-302.

[5]劉文耀，謝壽昌，謝克金，等.哀牢山中山濕性常綠闊葉林凋落物和粗死木質(zhì)物的初步研究［J].植物學(xué)報，1995（10）：807-814.

[6]吳征鎰.中國植被[M].北京：科學(xué)出版社，1980：823-827.

[7] SOLLINS P. Input and decay of coarse woody debris in coniferous stands in western Oregon and Washington[J].Canadian Journal of Forest Research，1982，12（1）：18-28.