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森林凋落物是森林生态系统的重要组成部分,是森林生态系统物质循环的重要环节,对森林资源的保护和永续利用起着重要作用。尾巨桉和厚荚相思是广西短轮伐期人工林的主要树种,为了进一步揭示桉树人工林地力衰退和相思树固氮改土作用的实质与过程,解决目前桉树速丰林经营中所出现的地力衰退、林分生产力下降和生物多样性减少等生态问题,并为提高良种桉、相思树速丰林的经济效益和生态效益,实现其可持续发展的目标,制定合理的经营措施和林地养分管理提供科学依据。本文对广西高峰林场1~5年生尾巨桉和厚荚相思人工林凋落物数量、组成、季节动态和分解特性进行定位监测与分析。研究结果如下:
(1)1、2、3、4和5年生尾巨桉人工林的凋落物总量分别为2869.6、3553.6、4943.4、4939.0和3590.6 kg/hm2,厚荚相思人工林的凋落物总量分别为1064.0、4841.5、5415.2、5179.1和5422.1 kg/hm2。尾巨桉和厚荚相思人工林凋落量随着季节而发生明显的变化趋势,尾巨桉主要呈现出秋>夏>春>冬的季节变化,厚荚相思秋季凋落量最多,春季最少。1、2、3、4和5年生尾巨桉和厚荚相思人工林凋落量月变化呈现不同形式,尾巨桉人工林凋落物月产量的动态模式主要呈双峰型,主峰出现的月份分别为7、10、8、5和5月;厚荚相思人工林凋落量月产量的动态模式主要呈三峰型,主峰出现的月份分别为8、10、10、10和2月。
(2)1、2、3、4和5年生尾巨桉人工林凋落物大量元素年归还总量分别为56.309、81.471、94.622、80.272和43.089 kg/hm2,不同元素归还量依次为Ca>N>K>Mg>P;微量元素年归还量分别为1.289、1.773、2.156、1.751和1.200 kg/hm2,不同元素归还量依次为Mn>Fe>Cu,3种元素归还量均以夏季和秋季较多,冬季最少。1、2、3、4和5年生厚荚相思人工林凋落物大量元素年归还量分别为25.102、115.113、124.682、125.187和121.300 kg/hm2,归还量大小依次为N>Ca>K>Mg>P;微量元素年归还量分别为0.480、2.516、3377.69、2.354和2.195 kg/hm2,归还量大小依次为Mn>Fe>Cu,3种元素归还量均以夏季和秋季较多,春季最少。
尾巨桉和厚荚相思年凋落叶量分别占总凋落物量的48%和96%以上,落叶中养分归还量分别占总养分归还量的75.9%和99.1%以上。因而落叶是凋落物养分归还的主体。
尾巨桉不同季节凋落叶N归还量为夏>秋>春>冬,P、K、Ca、Mg的归还量均为秋>夏>春>冬;厚荚相思的根系能固N,有利于提高土壤N含量,促进林木对N的吸收,P和Mg的归还量季节变化不明显,K归还量高峰期主要集中于每年的10月份,前3年生的厚荚相思凋落叶Ca归还量高峰期为每年的10月份,到4和5年生时则是每年的2月份,秋季Ca归还量最大,而春季则为Ca归还低峰期。
(3)尾巨桉和厚荚相思凋落叶分解600天后的失重率分别为69.79%、65.98%,分解系数分别为0.695、0.581,半衰期分别为1.0a、1.2a,周转期分别为4.3a、5.2a。尾巨桉凋落叶在分解过程中元素的迁移呈现出富集-释放的模式,分解600天后N、P、K、Ca、Mg的养分释放速率分别为:-2.82、19.58、49.56、43.92、37.25,N元素是净富集,P、K、Ca、Mg元素表现为净释放。厚荚相思凋落叶在分解过程中元素的迁移呈现出淋溶-富集-释放的模式,分解600天后N、P、K、Ca、Mg的养分释放速率分别为:25.85、47.06、51.66、76.78、24.82,五种元素均表现出净释放。
(4)与尾巨桉林相比,厚荚相思林土壤容重较小,土壤水分和孔隙状况更好,说明营造厚荚相思林比尾巨桉林更有利于使土体构造相对疏松,结构性良好,增强土壤容蓄能力,也更有利于增加土壤的降水渗透速度,减少因超渗而引起的地表径流的产生,因而有利于林地的水土保持。
厚荚相思的生长过程对土壤有机质、全氮和全磷的生物积累均有明显的促进作用,同时也显示出作为豆科植物的厚荚相思具有较强的固氮改土能力;而尾巨桉林土壤养分生物积累能力相对较差,但与原杉木林相比,没有表现出明显的下降趋势。