5種不同林地枯落葉及土壤養分含量分析

湛鑫琳，韋昌雷，劉學爽，王立中，劉德文

(大興安嶺農林科學院，黑龍江嫩江源森林生態系統國家定位觀測研究站，黑龍江 大興安嶺 165000)

枯落物是森林生態系統的重要組成成分，是連接林木與土壤的中間體，在維護土壤肥力、促進森林生態系統正常物質循環和養分平衡，以及水源涵養、水土保持等方面發揮著重要的生態功能[1]?？萋淙~是枯落物的主要組成之一，枯落葉的養分狀況在一定程度上反映了土壤的養分供應狀況以及植物的養分利用情況。南甕河國家自然保護區是東北最大的森林濕地自然保護區，是我國寒溫帶的典型林區。目前研究主要集中在林木、土壤、森林水文等方面，對枯落物的研究較少。本文以南甕河有代表性的落葉松(Larixgmelinii)、白樺(Betulaplatyphylla)和蒙古櫟(Quercusmongolica)3種樹種為例，對枯落葉的C、N、P、K等四種元素含量進行分析。并對比林地與島狀林地，分析枯落葉與土壤的關聯性。

1 研究區概況

試驗地位于南甕河國家自然保護區(125°13′—125°14′ E，51°12′—51°13′N)，地處大興安嶺山脈伊勒呼里山南麓，是我國唯一的寒溫帶水域內陸濕地生態系統類型的自然保護區。有典型的寒溫帶季風氣候特征，四季分明，冬季嚴寒、夏季多雨，平均海拔459 m，年平均溫度-3.5 ℃。主要喬木樹種有興安落葉松、白樺、蒙古櫟、山楊，灌木主要有興安杜鵑，土壤類型為典型的暗棕壤。

2 樣品的采集與測定

2.1 采樣樣地

對南甕河自然保護區5種有代表性森林類型進行枯落物和土壤樣品采集。采樣樣地信息見表1。

表1 五種森林類型植被信息

2.2 枯落葉的采集

在各林分的標準地內分別設置 3 個孔徑為1.0 mm的尼龍網做 1 m × 1 m×0.25 m 的樣品收集器，網底距地面50 cm。取樣時將三個收集器的樣品混勻，取1 kg放入信封內送檢。

2.3 土壤的采集

土壤取樣，在每個類型林地中，按“S”形選擇5個點，采集0～10 cm土層土樣，混合均勻后放入塑料自封袋，帶回分析。

2.4 檢測方法及儀器

各測試項目的檢測方法及儀器如表2所示。

表2 檢測項目、方法及儀器

3 結果與分析

3.1 枯落葉的元素分析

植物碳含量是植物碳貯量的一種度量,反映綠色植物在光合作用中固定貯存碳元素的能力。幾種枯落葉C含量范圍為14.1%～16.5%，其中白樺的C含量明顯高于蒙古櫟和落葉松，而蒙古櫟和落葉松差別不大,說明3個樹種中白樺的固碳能力更強[2]。各枯落葉的養分含量順序皆為: N > K > P。氮含量以白樺林最高，白樺和落葉松兩個樹種，島狀林的含量要高于普通林地。磷含量以蒙古櫟最高，說明蒙古櫟具有較強富集磷的能力，氮含量偏低, 而磷含量偏高, 導致氮磷比偏低, 這說明蒙古櫟的生長受氮元素的限制更大[3]。與氮相反，白樺和落葉松兩種林分島狀林的含量要低于普通林。鉀的含量比較雜亂，島狀白樺林最高，蒙古櫟次之，這主要是因為氮、磷具有不可移動性和被吸附性，而鉀的淋溶作用明顯，因而響應因素較多，規律性較差。

表3 枯落葉養分數據

3.2 土壤與枯落葉關聯性分析

土壤是樹木生長的基礎，葉片是土壤營養水平的具體表現形式與確切反映，所以葉片與土壤元素質量分數之間存在著密切的相關性。島狀落葉松林、落葉松林的土壤和枯落葉部分元素數據列于表4。根據全國第2次土壤普查養分分級標準表5[4]，這兩種林地的土壤養分中有機質、全氮、堿解氮均處于豐的等級，可以說兩種林地的土壤養分是充足的。通過對比可見，島狀落葉松林的土壤中有機質含量要大于落葉松林，島狀落葉松林下層灌木較少，植被蓋度較低，太陽輻射強度較大，地表溫度高，且島狀落葉松林的枯枝落葉層含水量較大，這些均有利于枯枝落葉層的分解[5]，使得重新進入土壤中的有機質含量多。兩種土壤的氮含量差別不大，但島狀落葉松林的水解氮的含量卻高于落葉松林，據報道土壤有機質與水解氮、有效磷、速效鉀等存在著顯著或極顯著正相關，說明有機質豐富的土壤，在礦化過程中能釋放大量的營養元素為植物生長提供養分[6]。從枯落葉的養分數據可見，島狀落葉松林的枯落葉中氮含量也高，這是由于島狀落葉松林土壤中容易被植物吸收利用的水解氮含量高，有利于植物的生長，所以葉片的養分含量也大。可見，較低的植被蓋度、充足的水分等條件有利于氮元素在葉片與土壤中形成良性的循環。兩種枯落葉有機質含量差別不大，島狀落葉松林甚至略低于落葉松林，可能是由于兩種土壤中的有機質含量充足，對植物生長并沒有制約作用，細微的差別可能來源于樣品及實驗的誤差。

表4 島狀落葉松林、落葉松林的土壤和枯落葉部分元素含量

表5 森林土壤養分分級標準

4 結論

4.1 落葉松、白樺和蒙古櫟3個樹種的C含量范圍在14.1%～16.5%之間，各枯落葉的養分含量順序皆為: N > K > P。其中，白樺的固碳及固氮能力較強，蒙古櫟有較強的富集磷的能力，三種樹種中鉀的規律性不強。

4.2 對比落葉松林地與島狀落葉松林地，2種林地的土壤養分中有機質、全氮、堿解氮均處于“豐”的等級。兩種林地的枯落葉中有機質含量差別不大，通過分析發現，稀疏的林地、充足的水分等條件有利于氮元素在葉片與土壤中形成良性的循環。