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森林凋落物是林地有机质的主要物质库和维持土壤肥力的基础。凋落叶是森林凋落物的主要部分,其分解过程反映了森林凋落物养分归还土壤的基本特征。森林通过凋落物归还的养分对维持林地的地力具有十分重要的意义。目前,我国已成为仅次于欧洲和美国的第三大N沉降区,同时P肥广泛应用于P缺乏的红壤中。然而外源性N和P对凋落物分解的研究却涉及甚少。杉木(Cunninghamia lanceolata)、藜蒴(Castanopsis fissa)、尾叶桉(Eucalyptus urophylla.)、马占相思(Acacia mangium)、火力楠(Michelia macclurei)和马尾松(Pinus massoniana)是我国南方主要的造林树种,具有重要的生态效益和经济价值。然而涉及外源性N和P对这6种林分凋落叶分解的研究甚少或者还是空白。研究华南地区杉木等6种人工林的凋落叶分解对外源性N和P的响应,可以完善这一地区关于杉木等6种林分凋落叶分解对外源性N和P的响应特征和机制,为华南地区关于森林凋落叶分解对外源性N和P响应的研究提供理论基础,并为该地区人工林可持续经营提供参考。
本研究采用网袋法,对杉木、藜蒴、尾叶桉、马占相思、火力楠和马尾松林分下的纯凋落叶以及两个不同树种的混合凋落叶(杉木+藜蒴、尾叶桉+马占相思、火力楠+马尾松)分别喷施N、P、N+P水溶液后,研究其凋落叶分解、凋落叶的N、P、K动态、土壤理化性质和生化性质,主要研究结果如下:
1.施N对杉木林、尾叶桉林、马占相思林和火力楠林下的纯凋落叶的分解速率有促进作用,但是对杉木林、尾叶桉林、马占相思林和火力楠林下的混合凋落叶及藜蒴林和马尾松林下的纯凋落叶和混合凋落叶的分解有抑制作用。总体来看,外源性N不利于凋落叶的分解。
2.施P后的6种林分下的6种纯凋落物和6种混合凋落物的分解速率均有不同程度的加快。在各林地对照、施N、施P和施N+P四种处理的纯凋落叶和混合凋落叶的分解中,施P处理的分解最快。
3.6种林地的12种纯凋落叶和混合凋落叶施N+P后,杉木和马占相思林下的混合凋落叶和藜蒴林下的纯凋落叶分解减缓,其余的凋落叶分解速度加快。总体来看,外源性N+P有利于凋落叶的分解。
4.不同林分的凋落物分解速率存在明显差异。纯凋落叶中,火力楠和杉木凋落叶分解慢,马占相思和马尾松居中,藜蒴和尾叶桉分解快。混合凋落叶中,火力楠和杉木凋落叶分解慢,藜蒴和马尾松居中,尾叶桉和马占相思分解快。
5.施N、P和N+P后的凋落叶N释放模式呈现淋溶-富集、淋溶-富集-释放、富集-释放、富集-释放-富集,分解24个月后尾叶桉林地、马占相思林地、火力楠林地和马尾松林地各处理的纯凋落叶和混合凋落叶N含量通常显著大于其凋落叶的初始N含量。施N、施P和N+P的凋落叶P含量呈现富集-释放-富集、淋溶-富集-释放、反复淋溶-富集类型,24个月后各林地施P和N+P处理的凋落叶P含量通常显著大于凋落叶的初始P含量。施P和N+P处理后,6种树种林下的纯凋落物和混合凋落物的P含量在分解过程中总体上呈现上升的趋势。各林地凋落叶K含量的释放模式有反复富集-释放和反复淋溶-富集-释放两类模式。
6.施N、P和N+P后各林地的大多数土壤物理性质无显著变化。
7.施N处理导致各林地土壤全N和速效N不同程度的增加和大多数林地土壤速效P的增加,而大多数林地土壤有机质、全P、全K和速效K的下降。施P处理导致大多数林地的土壤全N、全P、速效P和速效K含量的增加和土壤有机质、全K、碱解N含量的下降。施N+P处理导致大多数林地土壤有机质、全N和碱解N的增加,所有林地的土壤全P和速效P的增加,但是大多数林地土壤的全K含量下降。
8.总体来看,施P处理明显增加了各林地土壤微生物数量,施N和N+P处理增加了大多数林地的土壤微生物数量。
9.施N处理显著提高了大多数林地土壤的脲酶和磷酸酶的活性,施P处理几乎显著提高了各林地土壤的脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性,施N+P处理显著提高了大多数林地土壤的脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性。
10.施N和N+P的处理的大多数凋落叶袋中的土壤动物数量大于对照,施P处理的所有凋落叶袋中的土壤动物数量均大于对照,土壤节肢动物中蜱螨亚纲占优势。大多数施P和N+P处理凋落叶下的土壤动物数量大于对照,土壤动物中线虫纲占优势。