杉木人工林凋落枝叶分解过程中金属元素的释放规律

摘要

金属元素（K、Ca、Mg、Fe、Mn、Al、Na）对生态系统结构和功能稳定至关重要。本研究以中龄林（18 a）、成熟林（30 a）、过熟林（42 a）杉木凋落枝+叶和凋落枝为研究对象，在25℃条件下开展为期264 d室内分解实验。结果表明，中龄林两种类型凋落物初始K、Mn含量、凋落枝+叶初始Na含量和凋落枝初始Ca、Mg含量均显著大于过熟林，而过熟林两种类型凋落物初始Fe、Al含量显著大于中龄林。在整个分解过程中，不同发育阶段两种类型凋落物Ca、Mg、Fe、中龄林和成熟林凋落物K元素呈释放模式，Mn呈释放-富集模式，而Al、Na总体上呈富集模式。凋落物初始金属元素含量与金属元素的最终释放率呈极显著的线性或二次函数相关；K、Ca、Mg元素Olson指数衰退模型的相关系数均达到显著水平，中龄林两种类型凋落物K、Ca、Mg元素分解95%的平均周期（1.75、5.62、3.95年）小于成熟林（2.65、6.12、4.59年）和过熟林（3.48、6.89、6.20年）。可见，不同发育阶段凋落物初始金属元素含量差异明显，是影响金属元素净释放或净富集快慢的关键因子；林分发育可能导致K、Ca、Mg循环缓慢，加剧了杉木人工林生态系统的金属元素供需矛盾，成熟林和过熟林应提高林下植被多样性，改善凋落物质量，加快凋落物分解及金属元素释放，有效提高杉木人工林生态系统金属元素循环。

关键词

杉木 / 发育阶段 / 凋落物分解 / 金属元素释放率 / 周转期

基金资助

国家自然科学基金项目“基于资源权衡理论研究杉木枝叶衰老宿存过程对光环境的响应机制”(32271864); 福建农林大学科技创新专项基金项目“干旱胁迫下不同耐旱型杉木的水分平衡-碳代谢差异”(KFB23056);福建农林大学科技创新专项基金项目“杉木生物量分配及碳氮特征对CO2浓度倍增和干旱胁迫的响应”(KFB24063)