陳智勇，鄭兆飛 ，葉功富 ，高 偉 ，陳德志，朱祥錦 ，陸 明

（1.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350001；2.南平市林業(yè)局，福建 南平 353000；3.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；4.政和縣林業(yè)局，福建 政和 353600）

同林齡馬尾松與濕地松幼樹凋落物養(yǎng)分及能量動(dòng)態(tài)

陳智勇1，鄭兆飛2，葉功富3，高 偉3，陳德志1，朱祥錦4，陸 明4

（1.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350001；2.南平市林業(yè)局，福建 南平 353000；3.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；4.政和縣林業(yè)局，福建 政和 353600）

對(duì)福建省政和縣楊源鄉(xiāng)相似生境下5年生的馬尾松、濕地松幼樹凋落物生物量、熱值及養(yǎng)分元素之間相關(guān)性進(jìn)行研究。結(jié)果表明：除春季生物量為馬尾松小于濕地松之外，馬尾松幼林夏季、秋季、冬季凋落物生物量均高于濕地松幼林；不同養(yǎng)分元素的平均含量，兩者的C含量差別不大，而N、P、Mg含量為馬尾松大于濕地松，K含量除秋季馬尾松小于濕地松外，其他三季馬尾松均大于濕地松，Ca含量馬尾松春季和冬季均小于濕地松，夏季和秋季均大于濕地松；兩種造林樹種不同季節(jié)的平均干質(zhì)量熱值，馬尾松均高于濕地松；春季和秋季馬尾松凋落物熱值與C養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著相關(guān)，與其他養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)均不顯著；春季濕地松凋落物熱值與C質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著的正相關(guān)。

幼樹；凋落物；熱值；營養(yǎng)元素；相關(guān)性

植物熱值是植物所含能量多少的一種度量，是指完全燃燒單位質(zhì)量干物質(zhì)所釋放的熱量，反映綠色植物在光合作用中固定和轉(zhuǎn)化太陽能的效率，其值的大小體現(xiàn)了植物能量代謝的水平[1-4]。近年來，已有學(xué)者對(duì)植物熱值與營養(yǎng)元素成分之間的關(guān)系進(jìn)行了研究[5-8]，以及植物不同器官中熱值分配的研究相對(duì)較多[9-12]，而針對(duì)凋落物熱值與養(yǎng)分之間特征關(guān)系的研究較少。凋落物分解，將大量有機(jī)物和無機(jī)物質(zhì)歸還土壤，維持土壤養(yǎng)分庫，改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的平衡。因此，對(duì)凋落物能量特征的研究，有利于了解森林經(jīng)營與土壤的關(guān)系及林地肥力維持機(jī)制[13]，對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)有著重大的意義。

馬尾松Pinus massoniana是我國南方重要的造林樹種之一，速生豐產(chǎn)、耐貧瘠、適應(yīng)性強(qiáng)、耐干旱，是荒山綠化造林的先鋒樹種[14,15]。濕地松Pinus elliottii原產(chǎn)美國東南部，在亞熱帶和部分熱帶地區(qū)廣泛引種，我國于30年代開始引種，其具有生長(zhǎng)迅速、松脂質(zhì)量好、木材用途廣等特性，是我國南方主要的優(yōu)良速生樹種之一[16,17]。馬尾松與濕地松作為閩北地區(qū)主要優(yōu)勢(shì)樹種，研究其凋落物熱值與養(yǎng)分之間的關(guān)系，對(duì)于揭示同屬不同樹種生理生態(tài)特性及適應(yīng)性特征具有重要意義，但目前對(duì)此研究相對(duì)較少。因此，本研究以相似生境下同林齡的馬尾松和濕地松為試驗(yàn)材料，研究其干質(zhì)量熱值（GCV）與養(yǎng)分元素之間的相關(guān)性，對(duì)不同樹種凋落物的能量和養(yǎng)分特征進(jìn)行分析探討，以期為兩樹種的栽培和可持續(xù)經(jīng)營提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

福建省政和縣楊源鄉(xiāng)，位于政和縣東南部，東經(jīng) 119 °00 ′51 ″，北緯 27 °09 ′08 ″，總面積 242 km2。屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年均降水量1 926.2 mm，其中洞宮、坂頭、翠溪一帶夏秋之交常受大風(fēng)冰雹襲擊。氣候冬冷夏涼，干、濕季節(jié)明顯，年平均氣溫14.7 ℃，極端最高氣溫34.7 ℃，極端最低氣溫-12.2 ℃，晝夜溫差大。境內(nèi)層巒疊嶂，平均海拔800 m以上，巖種豐富多樣，溪流蜿蜒曲折。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

分別選取林齡為5 a的馬尾松純林、濕地松純林為研究對(duì)象。

2.2 研究方法

2.2.1 樣地的選擇

研究的樣地選擇2008年?duì)I造的楊源鄉(xiāng)矮地洋濕地松與馬尾松純林交界地帶，海拔860 m，林下植被豐富，主要有杜鵑Rhododendron simsii、檵木Loropetalum chinense、芒萁Dicranopteris dichotoma、山雞椒Litsea cubeba等。林分基本情況見表1。

表1 調(diào)查樣地基本情況Table 1 Basic situation of sample plots

2.2.2 凋落物的收集

分別在馬尾松純林、濕地松純林樣地隨機(jī)設(shè)立6個(gè)1 m×1 m 網(wǎng)孔徑1 mm的凋落物收集框。凋落物收集從2013年6月—2014年3月，每2個(gè)月于月末收集一次，將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干（凋落物以凋落葉為主）。

2.2.3 熱值及養(yǎng)分測(cè)定

樣品風(fēng)干后在60℃下烘干，進(jìn)行粉碎處理后儲(chǔ)存?zhèn)溆谩嶂挡捎肵RY-1A氧彈熱量計(jì)測(cè)定，樣品熱值以干質(zhì)量熱值（每克干物質(zhì)在完全燃燒條件下所釋放的總熱量）來表示。在空調(diào)控溫為（20±1）℃的環(huán)境下測(cè)定，每次實(shí)驗(yàn)前用苯甲酸標(biāo)定，每個(gè)樣品重復(fù)3次，誤差控制在0.2 kJ/g。

C、N用德國ELEMENTAR生產(chǎn)的Vario EL cube元素分析儀測(cè)定；樣品經(jīng)過濕式灰化（HCLO4+HNO3）后，P采用分光光度法測(cè)定，Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn采用原子吸收分光光度法測(cè)定，K、Na采用火焰光度法測(cè)定。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA）。

3 結(jié)果與分析

3.1 馬尾松、濕地松幼林凋落物生物量

由5年生馬尾松、濕地松幼林凋落物生物量（見表1）可見，除春季生物量為馬尾松（56.8 kg·hm-2）＜ 濕地松（69.4 kg·hm-2）之外，馬尾松幼林夏季、秋季、冬季凋落物生物量均高于濕地松幼林，5年生幼林的年凋落物生物量為馬尾松（1 526.9 kg·hm-2）＞ 濕地松（1 060.4 kg·hm-2）。

3.2 馬尾松、濕地松幼林凋落物養(yǎng)分濃度季節(jié)動(dòng)態(tài)

由馬尾松、濕地松幼林凋落物養(yǎng)分濃度季節(jié)動(dòng)態(tài)（見表2）可見，同齡的馬尾松幼林與濕地松幼林相比，C含量馬尾松（分別為504.989、522.041、516.952、526.216 g/kg）、濕地松（分別為507.147、516.171、521.557、526.121 g/kg）兩者之間差別不大，而N含量、P含量和Mg含量馬尾松均大于濕地松，F(xiàn)e含量除秋季馬尾松（1.473 g/kg）小于濕地松（1.619 g/kg）外，其他三季馬尾松均大于濕地松，Ca含量馬尾松春季和冬季均小于濕地松，夏季和秋季均大于濕地松。

表2 馬尾松、濕地松幼林凋落物生物量Table 2 Litter’s biomass of Pinus massoniana and Pinus elliottii

3.3 馬尾松、濕地松幼林凋落物養(yǎng)分含量季節(jié)動(dòng)態(tài)

由5年生馬尾松、濕地松幼林凋落物不同養(yǎng)分元素含量（見表3）可見，碳、氮、磷、鐵、鈣、鎂含量為馬尾松（分別為816 160.431、16 914.016、33.022、3 527.802、506.848、225.758 g·hm-2）＞濕地松（分別為552 796.021、4 254.300、17.131、2 017.494、350.556、135.010 g·hm-2），春季、秋季鈣含量為馬尾松（分別為14.200、189.210 g·hm-2）＜濕地松（分別為20.265、194.976 g·hm-2），春季鎂含量馬尾松（7.668 g·hm-2）＜濕地松（7.981g·hm-2）。

表3 馬尾松、濕地松幼林凋落物養(yǎng)分濃度季節(jié)動(dòng)態(tài)Table 3 Seasonal dynamics of litter nutrient oncentrations of Pinus massoniana and Pinus elliottii g/kg

3.4 馬尾松、濕地松幼樹凋落物熱值季節(jié)動(dòng)態(tài)

由馬尾松、濕地松幼樹凋落物熱值季節(jié)動(dòng)態(tài)（見表4）可見，馬尾松、濕地松凋落物干質(zhì)量熱值均在20 kJ/g以上，最高值均出現(xiàn)在夏季，最低值出現(xiàn)在冬季；馬尾松凋落物干質(zhì)量熱值均大于濕地松。馬尾松幼樹凋落物平均熱值（22.60 kJ/g）＞濕地松幼樹凋落物平均熱值（21.19 kJ/g）。

表4 馬尾松、濕地松(幼林)凋落物養(yǎng)分含量Table 4 Litter nutrient content of Pinus massoniana and Pinus elliottii g·hm-2

3.5 馬尾松、濕地松幼樹凋落物養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及熱值的相關(guān)性

由表5可見，春季和秋季馬尾松凋落物熱值與C質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著的正相關(guān)（P＜0.05），而夏季和秋季呈不顯著的正相關(guān)（P＞0.05），秋季凋落物熱值與P、Fe、Ca、Mg均呈不顯著負(fù)相關(guān)（P＞0.05）；春季濕地松凋落物熱值與C質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著的正相關(guān)（P＜0.05），夏季N質(zhì)量分?jǐn)?shù)、冬季Ca質(zhì)量分?jǐn)?shù)均與凋落物熱值呈顯著的正相關(guān)（P＜0.05），夏季凋落物熱值與P、Fe、Ca均呈不顯著負(fù)相關(guān)（P＞0.05）。

表5 馬尾松、濕地松幼樹凋落物熱值季節(jié)動(dòng)態(tài)Table 5 Seasonal dynamics of litter calorific value of Pinus massoniana and Pinus elliottii KJ/g

表6 凋落物養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及熱值的相關(guān)性?Table 6 Correlation analysis between litter nutrient content and calorific value of Pinus massoniana and Pinus elliottii

4 結(jié)論與討論

本研究表明，相似生境下的同齡馬尾松、濕地松幼樹凋落物生物量具有明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化。均是冬季最大，夏季次之，春季最小，與楊會(huì)俠[18]和鄒碧等[19]的研究結(jié)果相似。這種季節(jié)動(dòng)態(tài)變化跟外界氣候溫度的影響、樹種特性主要是生物學(xué)特性和生態(tài)學(xué)特性有關(guān)[20]。本研究中，在相似生境下，5年生馬尾松幼林與濕地松的年凋落物生物量差異顯著。馬尾松年凋落物生物量為1526.9 kg/hm2，比濕地松增加30.6%。這是由于兩樹種對(duì)外界氣候變化的不同響應(yīng)，形成了在同一時(shí)期凋落量的差異。

森林以凋落物的形式將有機(jī)物和無機(jī)物質(zhì)歸還土壤，維持土地肥力，保證森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的平衡。因此，了解森林凋落物養(yǎng)分的積累量，對(duì)森林經(jīng)營管理和林地肥力維持機(jī)制具有重要的意義。本研究表明，在閩北地區(qū)相似生境下，同齡馬尾松在生長(zhǎng)過程中自肥能力比濕地松較強(qiáng)。馬尾松、濕地松凋落物主要以凋落葉為主，前者N、P、Fe積累量均高于后者，而Ca、Mg除春季小于后者，其他三個(gè)季節(jié)均大于后者，其分解后能為林下土壤歸還大量養(yǎng)分，促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)利用，與田大倫[16]等研究的結(jié)果一致。馬尾松較強(qiáng)的自肥能力，使其成為南方荒山荒地造林先鋒樹種。

熱值是反映植物樣品有機(jī)化合物含量的一種指標(biāo)[12]。有研究表明，凋落物熱值與有機(jī)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，熱值隨有機(jī)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大[8]。本文研究中，馬尾松、濕地松幼樹四個(gè)季節(jié)的凋落物熱值與C質(zhì)量分?jǐn)?shù)并沒有都呈顯著相關(guān)，這與林恬等[5]、徐永榮等[7]以及葉功富等[8]的研究結(jié)果不太一致。原因可能是馬尾松和濕地松都是5年生的幼樹，植株處于生長(zhǎng)發(fā)育過程各營養(yǎng)元素含量相對(duì)不穩(wěn)定，且收集到的凋落物較少。本研究測(cè)定的馬尾松、濕地松凋落物干重?zé)嶂蹬c其他養(yǎng)分元素含量相關(guān)但不顯著，這與陳增鴻[21]的研究結(jié)果一致。以上研究表明，在閩北地區(qū)馬尾松幼林以凋落物的形式促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)的能力比濕地松強(qiáng)，濕地松幼林養(yǎng)分循環(huán)速率低，比馬尾松自肥能力差，因此，在濕地松人工林的經(jīng)營過程中提倡多樹種混交和人工科學(xué)施肥，以維持林地的肥力。

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Dynamics of litter nutrient and energy ofPinus massonianaandPinus elliottiisaplings with the same forest age

CHEN Zhi-yong1, ZHENG Zhao-fei2, YE Gong-fu3, GAO Wei3, CHEN De-zhi1, ZHU Xiang-jin4, LU Ming4
(1.Forestry College of Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350001, Fujian, China; 2.Forestry Bureau of Nanping,Nanping 353000, Fujian, China; 3.Fujian Academy of Forestry Sciences, Fuzhou 350012, Fujian, China;4.Forestry Bureau of Zhenghe County, Zhenghe 353600, Fujian, China)

Five years oldPinus massonianaandPinus elliottiihad been chosen as research objects, of which were in similar habitat in Yangyuan College, Zhenghe Country, Fujian Province, and their litter’s biomass, calori fi c value and correlation between nutrient elements had been comprehensively analyzed.The results showed that, apart from spring, the litter biomass of young plantation inP.Massonianawere all more thanP.elliottii.Besides，N, P, Mg contents ofP.massonianaplantation were all more thanP.elliottii,C contents present opposite trends.Apart from autumn, the K contents ofP.Massonianawere all more thanP.elliottiiin other three seasons.In spring and winter, the contents of Ca inP.Massonianawere less thanP.elliottii, and other two seasons showed opposite results.The litter calorific value ofP.Massonianawere all higher thanP.elliottiiin four seasons.The litter calorific value ofP.massonianain the spring and autumn had signi fi cant positive correlation with C content，but did not signi fi cant correlated with other nutrient content.The litter calori fi c value ofP.elliottiiin spring had signi fi cant positive correlation with C content.

sapling; litter; calori fi c value; nutrient; correlation

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.07.013

http: //qks.csuft.edu.cn

S791.248

A

1673-923X(2016)07-0072-04

2015-08-03

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41176092）；福建省林業(yè)科學(xué)研究項(xiàng)目閩林科〔2010〕4號(hào)；國家林業(yè)局南方山地用材林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目；福建省森林培育與林產(chǎn)品加工利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目

陳智勇，碩士研究生

葉功富，教授級(jí)高工，博士；E-mail：yegongfu@126.com

陳智勇，鄭兆飛，葉功富，等.同林齡馬尾松與濕地松幼樹凋落物養(yǎng)分及能量動(dòng)態(tài)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016,36(7): 72-75, 88.

[本文編校：吳 毅]