不同温度下4种速生树种凋落叶的浸泡分解特性.pdf

伍琪李德满韦振道等.不同温度下 种速生树种凋落叶的浸泡分解特性.亚热带农业研究():.():.收稿日期:基金项目:广西林业科技推广示范项目“桉树化学成分分析及其高值化利用研究”(桂林科研 号)广西重点研发计划项目“桉树人工林与桉木主要林产品的碳储存计量研究”(桂科)广西科技基地和人才专项“南宁桉树森林生态系统广西野外科学观测研究站(科研能力建设)”(桂科)第一作者简介:伍琪()女高级工程师博士主要从事森林生态系统及生物质资源化利用研究:.通信作者任世奇()男正高级工程师博士主要从事生态学研究:.不同温度下 种速生树种凋落叶的浸泡分解特性伍 琪 李德满 韦振道 彭玉华 邓紫宇 任世奇(.广西壮族自治区林业科学研究院广西 南宁.南宁桉树森林生态系统广西野外科学观测研究站广西 南宁.广西壮族自治区国有高峰林场广西 南宁)摘要:目的了解树种和温度对速生树种凋落叶浸泡后分解特性的影响以预测气候变化背景下速生树种的生态功能响应 方法以 种南方常见速生树种(松树、杉木、桉树、红锥)凋落叶为研究对象分别在常温、下浸泡 并比较了 种凋落叶浸泡液的总磷、总氮、腐殖酸、单宁酸、含量和浊度、电导率、等 结果温度显著影响 种速生树种凋落叶浸泡液浊度的变化(.)浸泡 桉树凋落叶分解对浸泡液单宁酸含量、腐殖酸含量、等指标的影响大于其他树种 其中桉树凋落叶浸泡液单宁酸含量为 .分别是松树、杉木、红锥的、倍腐殖酸溶出量为.分别是松树、杉木、红锥的、倍 值保持在.之间低于其他树种 结论松树、杉木、桉树和红锥凋落叶浸泡液浊度主要受温度影响其余指标的变化均随树种不同而各有差异 常温比恒温条件更能促进桉树凋落叶浸泡液单宁酸的溶出进而导致浸泡液 值降低关键词:速生树种 凋落叶 温度 浸泡液 单宁酸中图分类号:文献标识码:文章编号:():./.(.):.(.).(.).亚热带农业研究 第 卷 第 期 年 月 .:凋落物分解是生态系统养分循环的重要过程 有研究显示植物吸收的养分中 以上的氮磷和以上的矿质元素都来自于植物归还土壤的养分再循环 影响凋落物分解的因素主要有凋落物质量、气候环境、微生物等 其中区域环境因子特别是气候因素在凋落叶的水溶性组分分解过程中具有重要作用而季节变化直接影响凋落叶水溶性碳氮磷的分解 可见气候因素是大区域尺度上影响凋落物分解的首要因素 气候因素主要包括温度和降水而温度是调控凋落物分解的重要环境因子之一 研究发现老叶凋落物分解对温度的敏感性显著大于新叶 研究发现在控制环境温度和湿度条件下埋入地下 的凋落叶分解速率主要取决于温度 目前大部分研究主要集中在凋落叶分解速率及分解量方面有关凋落叶分解对森林水质的影响鲜见报道速生树种因适应性强、生长快和产量高在我国木材安全战略中起着重要的作用 近年随着速生树种的快速发展在人工林经营过程中所产生的局部水生态问题越来越引起关注 例如桉树砍伐后周边水库出现黑水现象可能与凋落物的分解、凋落叶单宁酸的溶出和溶出物与金属离子络合等原因有关 另外地下水以及河流中水溶性碳含量与树木凋落叶水溶性物质密切相关随着水体淋溶叶片所含的水溶性组分释放进而间接或直接影响对接流域的水体环境 可见凋落物水溶性组分是土壤圈层与相关圈层进行物质交换的重要形式对重金属、养分元素和有机污染物的活化、迁移及生态毒性有较大影响 因此要了解速生树种凋落叶对森林水质的影响有必要深入研究凋落物水溶性组分的变化特征 鉴于此本研究选取了具有代表性的 种南方速生树种(松树、杉木、桉树和红锥)凋落叶作为研究对象根据南方地区全年的温度情况以不同温度梯度为试验变量动态跟踪凋落叶水溶性组分变化情况以期为速生树种与生态环境和谐发展提供理论依据促进速生树种可持续发展 材料与方法.试验材料松树(.)、杉木()、桉树(.)和红锥()凋落叶均采自广西国有七坡林场 该林场()处于北回归线以南属南亚热带气候日照时间长全年日照时数在 以上全年平均气温 年活动积温 全年降雨量 年蒸发量 相对湿度左右 区域土壤以赤红壤为主表层有少量紫色土和棕色石灰土 土层较厚土壤酸度高肥力中等 据野外调查 月 月是树叶凋落的高峰期 于 年 月收集新近的松树、杉木、桉树和红锥凋落叶用干净抹布清洁粘附在叶面的泥土等杂物自然风干待用.试验设计根据广西亚热带季风气候特点分别设置常温、共 个温度梯度 其中常温为变温 连续监测 室内温度表明平均气温 最高气温 最低气温 采用改进的凋落物对淋溶水质分解影响的设计方法 将待用的凋落叶洗净、自然风干剪碎成 按 的比例(即每 树叶加入 蒸馏水)将凋落叶浸泡在 烧杯中 每个处理 次重复 初次浸泡时标出实第 期伍琪等:不同温度下 种速生树种凋落叶的浸泡分解特性际水位试验中及时补足因蒸发或其他因素损失的水分使浸泡液水位保持在标线位置 定时搅拌保持叶水混合均匀 连续监测 观察浸泡液颜色的变化情况取样时用纱网滤去大片杂质连同底液全部取完留过滤后液体进行总氮、总磷、腐殖酸、单宁酸和浊度等指标的测定.测定指标及方法 值采用玻璃电极法测定总氮含量采用凯氏氮方法测定总磷含量采用钼酸铵分光光度法测定浊度根据文献方法测定腐殖酸根据文献方法测定单宁酸采用分光光度法测定化学需氧量()是表示水体中受还原性物质污染的综合性指标是我国水质监测必测项目之一 采用重铬酸钾法测定 含量.数据分析利用 .进行方差分析、主成分分析和检验图表绘制采用 结果与分析.不同温度下凋落叶浸泡液的指标变化差异浸泡 后 种温度下松树、杉木、桉树和红锥凋落叶浸泡液的指标变化见图.松树凋落叶 在 种温度下松树凋落叶浸泡液总氮含量(图)、含量(图)、单宁酸含量(图)在 种温度下差异均达显著水平(.)但均与常温具有显著差异电导率(图)和腐殖酸含量(图)在常温、下差异不显著但均与 具有显著性差异.杉木凋落叶 在 种温度下杉木凋落叶浸泡液总磷含量(图)分别为.、.、.常温与 间差异不显著但均显著高于 浊度(图)、含量(图)、总氮含量(图)、单宁酸含量(图)在不同温度间差异均显著(图)和腐殖酸含量(图)在常温和 下差异不显著但均与 差异显著在常温、下电导率分别为.、.(图)两者差异不显著但均与 下的电导率具有显著差异.桉树凋落叶 恒温条件下随着温度升高桉树凋落叶浸泡液浊度(图)逐渐增大在 下达到.分别是常温(.)、(.)下的、倍 在 种温度下单宁酸含量分别为 .、.、.(图)浸泡液浊度(图)、总磷含量(图)、含量(图)、总氮含量(图)、腐殖酸含量(图)和单宁酸含量(图)在不同温度下的差异均达显著水平 腐殖酸主要来源于植物残体与微生物的新陈代谢是导致水质变色、变味的主要因素之一 浸泡后桉树凋落叶浸泡液中腐殖酸含量高于其他 个树种说明桉树凋落叶在水中更易分解出腐殖酸而腐殖酸会导致水体 值降低这与魏尧等的研究结果相似 从图 可以看出凋落叶浸泡 后 种温度下桉树叶浸泡液 含量分别为 .、.、.均高于同温度下的其他 个树种 另外常温下桉树叶单宁酸溶出量(图)为 .分别是同温度下松树、杉木、红锥的、倍.红锥凋落叶在常温、下浸泡 后红锥凋落叶浸泡液总磷含量(图)分别为.、.、.与其他树种相比红锥凋落叶浸泡液中总磷含量最高 温度对浸泡液(图)、电导率(图)个指标影响均不显著但 含量(图)、总氮含量(图)、单宁酸含量(图)等指标在不同温度间差异均显著亚 热 带 农 业 研 究第 卷.总磷含量.总氮含量.浊度.腐殖酸含量.电导率.含量.单宁酸含量 图中数值表示“平均值标准差”不同小写字母表示同一树种在不同温度下浸泡液组分差异显著(.)图 不同温度下 种速生树种凋落叶浸泡液指标的变化 .凋落叶浸泡液指标与温度的相关性分析利用 相关性分析法分析了温度与浸泡液指标间的相关性(表)温度与浊度呈显著正相关浊度与总氮、腐殖酸含量及电导率均呈极显著正相关(.)与总磷、含量呈显著正相关电导率与、总磷、总氮、腐殖酸和单宁酸含量均呈极显著正相关总磷含量与总氮含量呈极显著正相关与、总氮、腐殖酸和单宁酸含量均呈极显著负相关 含量与总氮、腐殖酸、单宁酸含量呈极显著正相关总氮含量与腐殖酸、单宁酸含量呈极显著正相关腐殖酸含量与单宁酸含量呈极显著正相关 由此第 期伍琪等:不同温度下 种速生树种凋落叶的浸泡分解特性可见温度显著影响凋落叶浸泡液浊度的变化同时、总氮、腐殖酸、单宁酸含量等指标的升高极显著地影响着 值的降低而腐殖酸含量与单宁酸含量、总氮含量与总磷含量、含量与电导率等指标之间协同发生变化表 种速生树种凋落叶浸泡液指标与温度的相关性)指标 相关系数温度浊度电导率总磷含量 含量总氮含量腐殖酸含量单宁酸含量温度 .浊度 .电导率.总磷含量.含量.总氮含量.腐殖酸含量.单宁酸含量.)、分别表示显著、极显著相关.凋落叶浸泡液指标变异情况分析根据指标变异程度分级方式变异系数()低于 变量的变异程度较弱 在 之间变异程度中等 大于 变异程度较强烈 从表 可知在常温条件下浊度、电导率、总磷含量、含量、总氮含量的 在.之间其中浊度、总磷含量、含量 分别达到了.、.、.腐殖酸和单宁酸含量 均大于 变异程度较强烈反映了不同树种叶片腐殖酸和单宁酸的溶出量具有较大的差异性 在 下浊度、电导率、和总磷、总氮、单宁酸含量 变化范围为.属于中等变异程度腐殖酸含量 达到.属于较强烈变异程度说明在 下不同树种凋落叶腐殖酸含量差异较大 在 下电导率、和总磷、总氮、腐殖酸、单宁酸含量 在.之间属于中等变异程度其中腐殖酸含量变异强度相对较大达到.浊度的变异最强烈达到.表 种速生树种凋落叶浸泡液指标变异状况 /浊度/电导率/()/总磷/()/常温./()/总氮/()/腐殖酸/()/单宁酸/()/常温.讨论与结论本研究中在 种温度梯度下 种凋落叶浸泡液指标的变化不仅跟温度相关也跟凋落叶种类密切相关 同一温度条件下红锥凋落叶的磷溶出量高于其他 种凋落叶这可能是因为分解红锥凋落叶微生物所需要的养分更多促使水溶性磷不断释放 高温条件加速了桉树和红锥凋落叶浸泡液浊度的增大温度升高导致阔叶树种凋落叶分解加速进而使浸泡液中悬浮颗粒和溶出物质增多 相同温度下桉树和红锥凋落叶浸泡液腐殖酸溶出量高于其他 种凋落叶说明阔叶树种凋落叶可溶性腐殖酸含量远高于针叶树种同时腐殖酸变异程度较强烈 种温度下分别达到了.、.、.说明 亚 热 带 农 业 研 究第 卷种凋落叶腐殖酸溶出量差异较大其中桉树凋落叶腐殖酸溶出量最大分别为.、.、.是同温度下松树凋落叶腐殖酸溶出量的、倍 相关研究表明腐殖酸具有较强的离子交换能力和吸附能力能有效改善土壤结构特别是与肥料混合使用能促进植物生长 浸泡液中单宁酸含量与 值呈极显著负相关(即相对于恒温条件而言常温对桉树凋落叶单宁酸的溶出有促进作用 单宁酸是一种有机酸具有水溶性广泛存在于植物组织中 植物单宁具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒等生物活性功能是抗生素理想的天然生态型替代品 在常温条件下单宁酸的 达到了.其中桉树凋落叶浸泡液单宁酸含量最高(.)约为杉木(.)的 倍综上所述树种不同凋落叶分解特性各不相同 本研究对 种速生树种凋落叶仅进行了 的浸泡试验因此后续将对浸泡更长时间的浸泡液动态变化进行监测并进一步探索凋落叶分解与水、土的互作关系以期为提高速生树种生态效益及促进人工林可持续发展提供参考参考文献 贾丙瑞.凋落物分解及其影响机制.植物生态学报():.:.():.:.刘博文张丽吴福忠等.高寒森林不同生境凋落叶分解过程中水溶性组分动态特征.生态学杂志():.:.高卫龙游成铭王华等.都江堰灵岩山 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