南岳衡山馬尾松天然林凋落物組成特征研究

曾掌權(quán)， 李明紅， 楊 蕊， 匡代勇， 陽 清， 夏江林，田育新， 張燦明

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院衡山森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站， 湖南 長沙 410004； 2.湖南南岳衡山國家級自然保護(hù)區(qū)管理局， 湖南 衡陽 421999； 3.湖南水資源研究和利用合作中心， 湖南 長沙 410013)

凋落物由植株生長過程中凋謝的枯落物組成，主要包括葉、枝條、種子、果實(shí)和樹皮等，是森林生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，對降低降雨的動能、減少雨水的沖刷、滯納涵養(yǎng)水源和緩解水分蒸發(fā)等方面具有重要的作用，同時也是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量傳遞環(huán)節(jié)中重要的中間物[1-4]。

南岳衡山植物群落主要由馬尾松先鋒群落及柳杉、杉木為建群種組成的針葉林偏途演替群落組成[5-6]。其中，馬尾松具有耐干旱、瘠薄的特點(diǎn)，是南岳衡山重要的鄉(xiāng)土先鋒樹種，主要分布于海撥850 m 以下的區(qū)域，基本上是飛籽成林，通過天然更新的方式逐步自然演替[6]?，F(xiàn)在報道較多的是馬尾松等人工林凋落物數(shù)量的影響因素，包括受樹種組成、林分密度、林齡等林分結(jié)構(gòu)的影響[7-12]，以及受氣候條件、地力因子等環(huán)境因素的影響[13-16]，而有關(guān)馬尾松天然林在這方面的研究報道很少。湖南衡山森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站根據(jù)馬尾松在衡山的分布特征，在華嚴(yán)湖附近(112°43′47.54″E， 27°15′26.69″N)建立了長期固定樣地，旨在定位觀測馬尾松天然林的動態(tài)變化。本文根據(jù)樣地凋落物監(jiān)測數(shù)據(jù)，探討馬尾松凋落物的數(shù)量與組成特征。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于湖南衡山森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站。該站位于我國湖南省中部的南岳區(qū)(112°43′E，27°15′N)，介于海拔80～1 300 m之間，屬于典型的亞熱帶濕潤氣候，年平均氣溫12.2 ℃，年降水量2 300 mm，相對濕度在80%以上，林地土壤為山地黃壤，土壤pH值4～6[17]。

2 材料與方法

2.1 研究方法

2018年，建2塊1 000 m2馬尾松固定樣地。用全站儀將樣地設(shè)置成10 m×10 m方格，10 m點(diǎn)埋設(shè)固定樁，對樣地內(nèi)胸徑1 cm以上植株進(jìn)行每木調(diào)查掛牌定位(見表1)。2塊樣地設(shè)置凋落物收集框8個 ( M1-1～M1-4， M2-1～M2-4 )，面積0.75 m×0.75 m，懸掛0.5 mm尼龍網(wǎng)，網(wǎng)距地面0.8 m，收集框之間相距13.5 m。每個月收集1次凋落物，并按枝、皮、球果、針葉、闊葉、半分解成分分類。將已稱鮮重的凋落物樣品用紙袋分袋包裝，放入80 ℃恒溫箱中烘干24 h以上至恒重，將烘干的凋落物樣品用精度為0.01 g的電子天平稱量其干重，最后換算成每hm2的凋落物儲量。

2.2 統(tǒng)計方法

用Microsoft office Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)全年監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析馬尾松樣地年凋落物量及組成。

表1 馬尾松樣地特征Tab.1 Plot characteristics of Pinus massoniana樣地編號樹種組成林齡/a密度/(株·hm-2)平均樹高/m平均胸徑/cm1馬尾松、細(xì)齒葉柃、檵木801 82512.6415.572馬尾松、檵木、細(xì)齒葉柃802 2128.4813.54

3 結(jié)果與分析

3.1 凋落物各組分年凋落量

馬尾松樣地天然林凋落物主要包括馬尾松樹皮、球果、樹枝、針葉及檵木等闊葉和半分解物組成(見圖1)，受樹種、林齡、密度等影響。樹皮年凋落量介于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。針葉年凋落量介于2.22( M2-3 )～4.41( M1-4 ) t·hm-2，平均3.14 t·hm-2。闊葉年凋落量介于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 凋落物各組分占年凋落物量的百分比

凋落物各組分平均占年凋落物量百分比的大小順序?yàn)榘敕纸馕?35.96%)>針葉(30.94%)>枝(10.94%)>闊葉(9.85%)>球果(7.88%)>樹皮(4.43%)。各組分占年凋落物量百分比為樹皮介于0.77%～9.07%，球果介于0.88%～16.56%，枝介于4.52%～-24.15%，針葉介于24.4%～37.08%，闊葉介于5.38%～14.13%，半分解物介于19.44%～43.65%，主要凋落物為半分解物、針葉和枝(見表2)。將凋落物組分中樹皮、枝、球果歸入硬凋落物，針葉、闊葉、半分解物歸入軟凋落物。本研究馬尾松樣地中硬凋落物和軟凋落物百分比相差最大是M2-4，分別為16.42%和83.58%，相差最小的是M1-1，分別為29.34%和70.65%，樣地平均為23.25%和76.75%(見圖2)，樣地中主要以軟凋落物為主。馬尾松樣地凋落物中針葉主要是馬尾松針葉，闊葉主要是灌層的檵木、細(xì)齒葉柃等的葉片。針葉與闊葉之比介于2.62(M1-1)與4.53(M1-2)之間，平均值為3.14(見圖3)。

表2 馬尾松天然林凋落物各組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%凋落物收集框樹皮球果枝針葉闊葉半分解物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

本研究馬尾松天然林樣地年凋落物量介于8.28 t·hm-2(M1-1)至13.04 t·hm-2(M1-4)之間，平均10.15 t·hm-2(見圖4)。

4 討論與結(jié)論

凋落物是森林生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量傳遞的重要環(huán)節(jié)，同時也影響水土保持等方面生態(tài)服務(wù)功能。馬尾松天然林凋落物主要由樹皮、球果、枝、針葉、闊葉和半分解物組成，各組分平均年凋落量分別為0.45、0.80、1.11、3.14、1.00、3.65 t·hm-2，其中主要組分為半分解物、針葉和枝。年凋落物量為8.28～13.04 t·hm-2，平均值為10.15 t·hm-2。掌握馬尾松天然林凋落物組成特征，有利于開展馬尾松的養(yǎng)分循環(huán)等方面的研究。