冀北山地华北落叶松及其伴生植物凋落物的特征及分解过程
凋落物分解是森林生态系统中养分归还的主要途径，是森林生态系统中物质循环和能量流动的重要环节。华北落叶松人工林是冀北山区分布最广、面积最大的森林类型。近年来，有研究表明落叶松人工林地存在地力衰退的问题，地力衰退可能与植物凋落物分解状况有关。本研究收集了华北落叶松林中常见的21种植物的凋落物，测定其影响分解的化学指标，并通过灰色关联对不同植物种类凋落物分解速率进行理论排序，分析了化学因子对凋落物分解的影响作用。并采用网袋法在承德孟滦林场对落叶松及伴生树种进行野外分解实验，观测了不同植物种类及混合种类凋落物的分解速率。结果如下:
(1)榛子、胡枝子等灌木树种凋落物中N、P、K含量的显著高于草本植物和落叶松、山杨、蒙古栎等主要乔木树种的凋落物中的含量，且差异较显著;油松、山杨、白桦等乔木树种凋落物中粗脂肪含量最高，榛子、忍冬等多数灌木凋落物粗脂肪含量较低，落叶松等脂肪含量处于中等水平。
在难分解成分方面，21种植物碳含量均在50％上下，乔木、灌木、草本植物各类型碳含量之间未表现出明显的规律性;油松、椴树、云杉等多数乔木植物种类凋落物中木质素、纤维素含量较高，忍冬、胡枝子、禾本科草本植物等灌木和草本凋落物中木质素含量相对较低;乔木树种之间、灌木树种之间凋落物木质素、纤维素含量无显著差异。
在影响凋落物分解的综合指标方面，除丁香、禾本植物、白桦等植物种类凋落物C/N较高外，落叶松、山杨、蒙古栎等主要乔木树种和多数灌木树种C/N数值均较小;山杨、蒙古栎等乔木树种凋落物的C/P较高，花楸、山丁子、忍冬等灌木和小乔木的C/P较低;油松、白桦等多数乔木树种的木质素/氮的值高于胡枝子和沙棘等多数灌木种类;同样，油松、蒙古栎等乔木树种凋落物的木质素/磷数值显著高于忍冬、胡枝子等灌木种类凋落物的木质素/磷值。
(2)通过灰色关联分析，得到21种植物的分解由易到难的理论排序为:沙棘＞花楸＞山丁子＞忍冬＞云杉＞鼠李＞胡枝子＞榛子＞山杏＞落叶松＞非禾本科草本植物＞山榆＞绣线菊＞白桦＞丁香＞禾本＞五角枫＞蒙古栎＞山杨＞油松＞椴树。对各影响指标加权后排序结果为:沙棘＞花楸＞山丁子＞忍冬＞云杉＞鼠李＞胡枝子＞榛子＞山杏＞落叶松＞非禾本科草本植物＞山榆＞绣线菊＞白桦＞丁香＞五角枫＞禾本＞山杨＞蒙古栎＞油松＞椴树。加权后的排序和最初排序结果基本一致。
(3)落叶松及主要伴生植物凋落物分解有几个主要特点:1）不同植物凋落物分解趋势基本一致，都要经历较快和缓慢两个阶段。2）在211-279天（6、7月份）这一阶段内分解速率最快，残留率最低;其次为279-366天（8、9、10月份）分解速率相对较快;0-211天（11月、12月、1月、2月、3月、4月、5月）这一分解初始阶段，正值一年最寒冷的冬春季节，凋落物分解缓慢，分解速率最低。其中，非禾本科草本植物、落叶松与禾本植物的混合叶、白桦、榛子、落叶松和胡枝子混合叶等的年残留率较低，一般在70％左右;蒙古栎、落叶松和蒙古栎混合叶、落叶松和油松混合叶、落叶松、山杨等乔木植物凋落物叶片残留率较高，一般在80％以上。
(4) Olson指数衰减模型显示，间伐区和未间伐区不同植物凋落物及混合凋落物分解速率之间存在显著差异，体现了间伐对不同植物种类凋落物分解的影响作用。其中，间伐区植物分解50％所需时间在1.7-6.8年之间，分解95％所需时间在7.4-29.3年之间;未间伐区植物分解50％所需时间在1.8-8.6年之间，分解95％所需时间在7.8-37.3年之间。对于不同植物种类，间伐对除油松外的乔木树种、榛子、非禾本科草本植物的凋落物分解有明显的促进作用，对其他种类的促进作用不明显。
(5)N元素释放方面，间伐和未间伐区多数乔木种类和混合凋落物都表现为淋溶-富集模式，部分种类趋势不明显;P元素释放方面，间伐区和未间伐区不同植物种类及混合种类凋落物释放模式差异较大，没有明显的规律性，表现为三种模式都存在;K元素释放方面的趋势也不明显，间伐和未间伐区相同种类凋落物释放模式存在差异，且无明显规律。
(6)间伐区乔木树种之间混合叶片分解均无相互促进作用，甚至有些（落叶松油松混合叶）混合后分解速率比单独分解理论值低，而只有胡枝子等灌木树种以及一些草本植物对落叶松凋落物分解产生了促进作用;未间伐区主要乔木凋落物混合分解作用不明显，但存在相互作用的混合类型均表现出了相互促进作用。
河北北部山区;华北落叶松人工林;凋落物;分解速率;抚育间伐
河北农业大学
硕士
生态学
许中旗
2013
中文
S718.551;S718.557
57
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）