張文靜 余伯均 雷應(yīng)雪 楊麗 李上官 蔣羅 楊禮通

摘 要 為維護(hù)牡丹種植地生態(tài)平衡，提高土壤質(zhì)量，采用凋落物袋分解法研究牡丹凋落葉和枝條分解特征。研究結(jié)果表明，牡丹凋落葉的質(zhì)量損失率總體上比枝條高，二者分解速率總體上呈現(xiàn)出起始快、中間平穩(wěn)、后期快的特征；牡丹凋落葉的碳、氮、磷、鉀累計(jì)釋放率均高于枝，其釋放率總體上呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)；Olson分解系數(shù)計(jì)算結(jié)果表明，牡丹凋落葉和枝分解一半的時(shí)間分別為0.63年和0.95年，分解95%的時(shí)間分別為1.24年和2.42年；同時(shí)，土壤含水量對(duì)牡丹凋落葉和枝分解速率的影響總體上大于氣溫。

關(guān)鍵詞 牡丹；凋落葉；凋落枝；養(yǎng)分釋放

中圖分類號(hào)：S154 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.20.005

植物凋落物的分解過(guò)程是生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)重要的過(guò)程，是生態(tài)系統(tǒng)中物流和能流的重要環(huán)節(jié)[1]。它不僅直接影響土壤養(yǎng)分的循環(huán)，還對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。凋落物分解釋放能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使物流、能流渠道得以暢通，以保證植物的再利用，許多生物將凋落物分解作為它們生存和繁殖的資源[2-3]。牡丹（Paeonia×suffruticosa）屬于多年生草本植物，其凋落枝葉是潛在的有機(jī)質(zhì)輸入源。本研究旨在探討牡丹凋落葉和枝的分解過(guò)程，關(guān)注養(yǎng)分釋放的動(dòng)態(tài)變化和影響因素，了解牡丹凋落葉和枝分解過(guò)程中養(yǎng)分釋放的特征，對(duì)維護(hù)牡丹種植地生態(tài)平衡和土壤質(zhì)量的提高具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于彭州市天彭牡丹保育發(fā)展中心，屬四川盆地亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，氣候溫潤(rùn)，季節(jié)性明顯。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品處理

2021年4月，分別收集成熟的牡丹新鮮葉和枝，自然風(fēng)干后，分別稱取葉和枝10 g裝入網(wǎng)眼孔徑

0.5 mm、規(guī)格20 cm×20 cm尼龍網(wǎng)分解袋中。于2021年4月中旬將上述裝有10 g牡丹凋落葉和枝的分解袋分別隨機(jī)放置于地表。分別于2021年8月、

10月和12月，2022年2月、4月和6月中旬在牡丹樣地中各采集3袋葉和枝分解袋帶回實(shí)驗(yàn)室。采用紐扣溫度計(jì)每2 h自動(dòng)記錄1次氣溫，收集凋落物袋的同時(shí)采集0～20 cm層土壤測(cè)定其含水量。

1.3 樣品分析與測(cè)試

采集回來(lái)分解袋剔除雜物后，于65 ℃烘箱中烘干至恒重，冷卻后立即稱重，計(jì)算土壤含水量；用磨樣機(jī)粉碎并過(guò)100目篩，參照《森林植物與森林枯枝落葉層全氮、磷、鉀、鈉、鈣、鎂的測(cè)定》（LY/T 1271—1999）測(cè)定牡丹凋落葉和枝中全N、全P和全K含量，全C含量測(cè)定采用硫酸-重鉻酸鉀法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

相關(guān)計(jì)算公式見(jiàn)（1）和（2）。

式中，Lt和Rt分別為采樣當(dāng)次牡丹凋落葉和枝質(zhì)量損失率和養(yǎng)分損失率，%；M0為牡丹凋落葉和枝初始質(zhì)量，g；C0為牡丹凋落葉和枝養(yǎng)分初始含量，g·kg-1；Mt為采樣當(dāng)次牡丹凋落葉和枝質(zhì)量殘留量，g；Ct為采樣當(dāng)次牡丹凋落葉和枝養(yǎng)分含量濃度，g·kg-1。

數(shù)據(jù)的處理和分析采用Excel 2013及SPSS 25.0完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 牡丹凋落葉和枝失重率

從圖1可以看出，牡丹凋落葉的質(zhì)量損失率總體上比枝條高，牡丹凋落葉和枝的分解過(guò)程中，其分解速率總體上呈現(xiàn)出起始高、中間平穩(wěn)、后期高的特征。本研究中，6—10月為氣溫較高和雨水較多的季節(jié)，該階段分解速率較高，從10月到次年2月氣溫較低，土壤生物活動(dòng)較弱，牡丹凋落葉和枝分解速率較慢；次年2—4月氣溫緩慢上升，牡丹凋落葉和枝的分解速率再次提升。

2.2 牡丹凋落葉和枝的碳、氮、磷、鉀釋放動(dòng)態(tài)

從圖2可以看出，牡丹凋落葉的碳、氮、磷、鉀累計(jì)釋放率均高于枝，兩者的養(yǎng)分釋放率總體上呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。凋落葉全碳釋放率6月為34%，到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)為75%，而枝條的測(cè)定數(shù)據(jù)分別為15%和39%，分析各時(shí)間點(diǎn)葉和枝分解速率差異發(fā)現(xiàn)，葉和枝條間的全碳釋放率差值呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)；牡丹凋落葉全氮釋放率以12月為拐點(diǎn)，在該點(diǎn)后，全氮釋放速率明顯上升，而枝全氮釋放率則始終維持平緩態(tài)勢(shì)；牡丹凋落葉全磷釋放率在10月有明顯的拐點(diǎn)，之后釋放速率提升幅度較大；牡丹凋落葉全鉀釋放率則在10月后顯著下降（p＜0.05）。

2.3 牡丹凋落葉和枝分解速率和分解時(shí)間

從Olson分解系數(shù)計(jì)算結(jié)果（表1）可以看出，牡丹凋落葉和枝分解一半的時(shí)間分別為0.63年和0.95年，分解95%的時(shí)間分別為1.24年和2.42年，凋落葉的分解速度明顯快于枝條。

2.4 牡丹凋落葉和枝質(zhì)量損失率、養(yǎng)分釋放率與環(huán)境因子的相關(guān)性

如表2所示，牡丹凋落葉和枝分解速率總體上受土壤含水量的影響大于氣溫，其中，凋落葉質(zhì)量損失率與含水率間的相關(guān)系數(shù)為0.894（p＜0.01），全碳釋放率和全氮釋放率與含水率間的相關(guān)系數(shù)分別為0.781和0.714，均達(dá)到顯著水平（p＜0.05），僅全磷釋放率與溫度的關(guān)系達(dá)到極顯著水平（p＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.824。枝分解過(guò)程中，其質(zhì)量損失率與土壤含水率間的相關(guān)系數(shù)為0.954，達(dá)到極顯著水平（p＜0.01），全氮釋放率與土壤含水率間的相關(guān)系數(shù)為0.841，達(dá)到顯著水平（p＜0.05），同樣只有全磷釋放率與溫度的關(guān)系達(dá)到顯著水平（p＜0.05），相關(guān)系數(shù)為0.745。

3 討論與結(jié)論

牡丹凋落葉和枝的化學(xué)組成通常不同，凋落葉富含有機(jī)物質(zhì)，如纖維素、半纖維素和鞣質(zhì)，這些物質(zhì)在分解過(guò)程中能夠提供碳和能量，吸引分解微生物[4]。相比之下，枝通常含有更多的木質(zhì)素，這些物質(zhì)分解較慢。同時(shí)，凋落葉通常比枝更脆弱，表面積相對(duì)較大，易被分解微生物入侵。此外，凋落葉的薄膜結(jié)構(gòu)可以使水分和微生物進(jìn)入更容易，從而促進(jìn)分解。凋落葉通常富含營(yíng)養(yǎng)素，如氮和磷，這些營(yíng)養(yǎng)素能夠滋養(yǎng)分解微生物，促進(jìn)分解過(guò)程。而枝的營(yíng)養(yǎng)素含量較低，這可能限制了分解微生物的生長(zhǎng)和活動(dòng)[5]。牡丹枝表面可能附著有樹脂或其他化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)也可能抑制微生物的生長(zhǎng)和分解活動(dòng)[6]。同時(shí)，環(huán)境因子在凋落物分解過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它們可以顯著影響分解速度和分解過(guò)程的性質(zhì)?？偟膩?lái)說(shuō)，環(huán)境因子對(duì)于凋落物分解具有復(fù)雜的影響，并且可以因地理位置和氣候條件的變化而異。因此，在研究凋落物分解時(shí)，必須綜合考慮這些因素，以更好地理解分解過(guò)程的動(dòng)態(tài)和模式。

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