倒木分解对土壤化学计量特征的影响

0 引言

倒木是指倾斜度在 内，粗头直径大于等于10cm 的死木质体[1。倒木是森林生态系统碳库的重要组成部分。倒木通过自身的腐烂分解与淋溶将多种物质添加到土壤中，改变土壤的成分[2-3]。倒木分解是森林生态系统中一个极其重要的生态过程，对维护森林生态系统的稳定和发展具有重要意义4。目前，有关哀牢山山地湿性常绿阔叶林倒木分解对土壤化学计量特征影响的研究相对较少。研究通过对倒木下土壤的化学计量特征进行分析，探究倒木分解对土壤基本理化性质的影响，以期更好地了解倒木对森林生态系统的作用，为森林经营管理提供技术支持。

1材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于哀牢山国家自然保护区徐家坝地区，样地地理位置为 海拔 ，样地属亚热带山地气候。研究区植被主要由壳斗科（Fagaceae）、茶科（Theaceae）、樟科（Lauraceae）和木兰科（Magnoliaceae）的种类组成，其中以壳斗科的木果柯（Lithocarpusxylocarpus）为标志的哀牢山中山湿性常绿阔叶林面积为 是研究区分布面积最大、保存最好的原生植被，是我国目前保存面积最大的亚热带常绿阔叶林区[5-6]。

1.2 野外调查

在云南省哀牢山国家级自然保护区中山湿性常绿阔叶林内，根据SOLLINS制定的标准和具体情况，将研究区内不同林分类型的倒木划分为3种不同的腐烂等级（见表1）。各选取3棵重度腐烂等级的变色锥、硬斗柯、木果柯、滇南山杨倒木下的土壤，以及3处对照样地（无倒木）的土壤作为研究对象。将土壤表面的叶片、树枝、动植物残体等杂质清理干净后，采集研究对象土壤深度为 、 和 的土壤样品。采用重铬酸钾滴定法测定总有机碳。采用浓硫酸 过氧化氢 ）进行高温消煮，通过连续流动分析仪（德国SEALAnalyticalAA3）测定全氮、全磷含量。

1.3 数据处理

使用双因素方差分析法分析倒木树种和土壤深度及其交互作用对土壤化学计量特征的差异显著性及效应量；使用单因素方差分析和邓肯法多重比较分析不同树种、不同土壤深度倒木下土壤化学计量特征指标之间的差异显著性；使用Pearson相关分析确定倒木下土壤化学计量特征及对照样地各土壤化学计量特征之间的相关性。数据分析在SPSS24.0软件中进行。

2 结果与分析

2.1树种和土壤深度对土壤化学计量特征的差异显著性分析

不同树种和不同土壤深度倒木下土壤的有机碳、全氮、全磷、碳氮比、碳磷比和氮磷比均具有极显著性差异。树种与土壤深度的交互作用对土壤有机碳、碳氮比和碳磷比产生极显著影响。效应量估计结果表明，树种对有机碳、全磷、碳氮比、碳磷比、氮磷比影响较大，而对全氮影响较大的因素则是土壤深度（见表2）。

2.2倒木分解对土壤化学计量特征的影响

随着土壤深度的增加，不同树种倒木下和对照样地的王壤化学计量特征指标均呈现下降趋势。其中，变色锥倒木下土壤的全磷，硬斗柯倒木下土壤的有机碳、全氮、全磷和碳氮比，木果柯倒木下土壤的有机碳、全氮、碳氮比和碳磷比和对照样地土壤的全氮和全磷均随土壤深度的增加表现出显著性差异（见图1）。

注：大写字母表示相同树种，不同土壤深度之间的差异显著性；小写字母表示相同土壤深度，不同树种之间的差异显著性；

图中数据为平均值±标准差。B—变色椎、Y—硬斗柯、M—木果柯、D—滇南山杨、CK—对照样地（无倒木）。

OC—有机碳、TN—全氮、TP-全磷、C/N—碳氮比、C/P—碳磷比、N/P—氮磷比。

在各层土壤中，不同树种倒木下土壤化学计量特征与对照样地土壤化学计量特征之间存在差异。木果柯倒木下土壤化学计量特征指标（除全磷外）均显著高于对照样地土壤；变色锥倒木下土壤化学计量特征指标较对照样地土壤高，但除表层土壤的碳氮比存在显著性差异外，其余指标与对照样地土壤的差异性并不显著；硬斗柯和滇南山杨倒木下不同土壤深度的土壤，除硬斗柯倒木下土壤全磷高于对照样地土壤外，其余指标变化均较为平稳，与对照样地土壤相近。

2.3倒木与对照样地土壤化学计量特征的相关关系

倒木下土壤有机碳、全氮、碳氮比、碳磷比、氮磷比之间具有极显著正相关性。全磷仅与氮磷比呈显著负相关（见表3）。在对照样地土壤中，有机碳、全氮和氮磷比之间具有显著正相关，碳磷比与有机碳呈极显著正相关，与碳氮比呈显著正相关（见表4）。

3结论

研究通过对哀牢山中山湿性常绿阔叶林中处于重度腐烂等级的4种优势树种倒木下王壤与对照样地土壤的化学计量特征进行分析，探讨了倒木分解对土壤基本理化性质的影响。得出以下结论。

① 不同树种和土壤深度的倒木下土壤有机碳、全氮、全磷、碳氮比、碳磷比和氮磷比均具有显著性差异。其中树种对有机碳、全磷、碳氮比、碳磷比、氮磷比的影响较大，而土壤深度对全氮影响较大。

② 随着土壤深度的增加，不同树种倒木下和对照样地的土壤化学计量特征指标均呈下降趋势。其中，倒木下土壤的有机碳、全氮下降最显著的是木果柯，倒木下土壤全磷下降最显著的是硬斗柯。在各层土壤中，不同树种倒木下土壤化学计量特征与对照样地土壤化学计量特征之间存在差异。木果柯倒木下土壤化学计量特征指标（除全磷外）均显著高于其他树种和对照样地；变色锥倒木下土壤化学计量特征指标也较对照样地土壤高，但除土壤表层的碳氮比存在显著性差异外，其余指标差异性并不显著；硬斗柯和滇南山杨倒木下土壤化学计量特征指标，除硬斗柯倒木下土壤全磷高于其他树种和对照样地土壤外，其余指标均与对照样地土壤相近。

③ 倒木下土壤有机碳、全氮、碳氮比、碳磷比、氮磷比之间具有极显著正相关性。对照样地土壤中，有机碳、全氮和氮磷比之间具有显著正相关性。对比发现，倒木下土壤的有机碳和全氮都受倒木分解影响，与碳氮比呈极显著正相关，而对照样地土壤的有机碳和全氮与碳氮比却不具有显著相关性。

参考文献：

[1]闫恩荣，王希华，黄建军．森林粗死木质残体的概念及其分类[J].生态学报，2005，25（1）：158-167.

[2]段文标，曲美学，陈立新，等.云冷杉林林隙内倒木腐烂等级及其形成的微立地类型对土壤基本理化性质的影响[J].应用生态学报，2018，29（12）：3977-3985.

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[4]HARMONME，FRANKLINJF，SWANSON F J.Ecology of coarse woody debris in temperate ecosystems[J]. Advances in ecological research， 1986（15）：133-302.

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