作者：張野1,2，雷澤勇1,2*，趙國軍3，周鳳豔1，楊曉紅4，楊雨欣1
機關：1.遼甯工程技術大學環境科學與工程學院；2.遼甯工程技術大學退化土地生态治理研究院；3.遼甯省沙地治理與利用研究所；4.遼甯國有建平縣青松嶺林場
簡介：張野，男，遼甯阜新人，碩士研究所學生，研究方向：森林生态學。*通信作者，教授，從事森林生态學研究。
基金項目：國家自然科學基金項目（31570709）。
來源：《安徽農業科學》2024年6期
引文格式：張野,雷澤勇,趙國軍,等.樟子松人工成熟林凋落葉“三大素”含量特征及其影響因子研究[J].安徽農業科學,2024,52(6):105-109.
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長按識别論文專屬二維碼，聽作者講述論文寫作背景，與同行交流心得體會。
森林凋落物在生态系統的養分循環中扮演着重要角色，對于營養循環和森林生産力至關重要。凋落物通過微生物、真菌和其他生物的分解以及環境中的化學過程逐漸轉化為土壤中的有機質和養分。凋落物的分解速率受氣候、凋落物基本性質和凋落物分解者的影響。其中，凋落物中的木質素、纖維素和半纖維素作為難分解物質，對分解速率具有重要影響。木質素賦予植物結構穩定性和抵抗外部環境的能力，纖維素則提供機械支援和細胞間通信的橋梁，而半纖維素則具有豐富的能量和養分。這些化合物是構成植物細胞壁的主要成分，通過提供結構支援、抵抗分解者、調節水分和釋放養分等方式影響凋落物的分解速率、養分循環和土壤品質。
樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica）是北方關鍵的造林樹種，主要分布在大陸大興安嶺山地及海拉爾西南沙地地區。盡管樟子松人工林在三北地區具有巨大的生态價值和經濟價值，但引種到章古台後，生長速度加快，生命周期縮短，成熟期提前（平均在第47年達到最大生長量，即林木數量成熟年齡）。而樟子松成熟林的養分輸入主要依賴凋落物分解，其中凋落葉占比最大。分析凋落葉中的木質素、纖維素和半纖維素含量變化對于揭示該林分生态系統中的碳循環、養分供應和生物多樣性等關鍵過程具有重要意義。
目的
揭示樟子松人工成熟林凋落葉“三大素”含量（木質素、纖維素、半纖維素）的變化機理及影響因子，為樟子松人工成熟林的經營提供科學依據。
方法
以遼甯省彰武縣章古台鎮成熟期樟子松人工林（林分生長階段分别為43、49、65a，林分密度分别為400、625、800株/hm2，各3次重複）為研究對象，對凋落葉“三大素”含量的動态及影響因子進行分析。
研究地年均氣溫為6.1℃，年降水量為450~500mm，主要集中在6—8月，年蒸發量為1200~1450mm，年平均風速為3.8m/s（圖1）。樟子松人工成熟林标準地的基本情況見表1。
圖1 2021年研究地月降水量和月平均氣溫、月平均風速和月最大風速走勢
結果
◆凋落葉“三大素”含量的動态特征
從圖2可見，凋落葉木質素的動态變化規律呈雙峰型，峰值分别出現在3月（405.33g/kg）和7月（432.44g/kg），最低值出現在1月（158.44g/kg）。在11月至次年3月木質素含量呈上升趨勢，增幅較大；3—6和7—11月呈下降趨勢，但7—11月下降幅度較為緩慢。纖維素呈多峰型，峰值分别出現在3、9和11月，分别為380.34、377.98和361.53g/kg，全年最低值出現在2月。2—3月纖維素含量急劇增加，3—7月呈下降趨勢，降幅較緩，7—10月先升高後降低，11—12月纖維素含量下降。
圖2 凋落葉“三大素”含量動态特征
半纖維素同樣呈多峰型，峰值分别出現在1、3、8和10月，分别為345.04、297.90、343.73和364.86g/kg。較低的半纖維素含量出現在2月和9月，分别為174.71和176.86g/kg，半纖維素含量在2月和9月出現急劇下降，3—8月的變化幅度不大，10—12月呈下降趨勢，12月下降速度放緩。
作為凋落葉的3種主要成分，木質素、纖維素和半纖維素均在3月出現峰值，2月出現相對較低值。3—6月這3種成分的含量表現為先降低再升高再降低的趨勢。7月3種成分的含量內插補點最大，分别為木質素（432.44g/kg）、纖維素（222.34g/kg）、半纖維素（343.08g/kg）。樟子松凋落葉含量年均值表現為木質素［(316.58±19.10)g/kg］>纖維素［(291.71±13.86)g/kg］>半纖維素［(283.43±13.76) g/kg］。
◆林分生長和林分密度差異對凋落葉“三大素”含量的影響
從表2的方差分析可知，林分生長、林分密度以及它們之間的互動作用對凋落葉的木質素、纖維素、半纖維素含量均無顯著影響（P>0.05）。
從圖3可見，400、625、800株/hm2林分密度下的凋落葉木質素含量均值分别為275.22、307.94和363.07g/kg，纖維素含量均值分别為311.85、292.40和270.87g/kg，半纖維素含量均值分别為256.77、263.16和328.09g/kg。從3種成分含量的均值來看，800株/hm2林分密度下的木質素和半纖維素含量最高，400株/hm2林分密度下的纖維素含量最高。随着林分生長，400株/hm2林分密度下木質素含量呈先降低後升高趨勢，纖維素含量略微降低，半纖維素含量先升高後降低。625株/hm2林分密度下木質素含量先降低後升高，纖維素含量逐漸降低，半纖維素含量逐漸升高。800株/hm2林分密度下木質素含量呈先升高後降低的趨勢，纖維素含量呈下降趨勢，降幅最為明顯，半纖維素含量呈逐漸升高趨勢，但漲幅不如625株/hm2明顯。同時，随着林分密度增大，43和49a凋落葉的木質素含量呈上升趨勢，纖維素含量降幅不明顯，半纖維素含量先下降後升高，65a木質素含量先升高後降低，纖維素含量逐漸下降，半纖維素含量逐漸上升。
注：不同大寫字母表示同一林分生長階段不同密度之間差異顯著（P<0.05）;不同小寫字母表示同一密度下不同林分生長階段間差異顯著（P<0.05）。
圖3 林分密度和林分生長差異下凋落葉“三大素”含量
◆凋落葉中“三大素”與氣候因子之間的相關性分析
從表3的相關性分析結果可以觀察到以下關系：月均風速與凋落葉木質素、纖維素、半纖維素均呈負相關；月最大風速僅與凋落葉木質素含量之間呈顯著正相關（P<0.05），與纖維素、半纖維素呈正相關；最大風速出現次數與凋落葉“三大素”均呈正相關；月降水量與凋落葉木質素含量呈正相關，與纖維素、半纖維素含量呈負相關；月平均氣溫與凋落葉木質素、半纖維素含量呈負相關，與纖維素含量呈正相關。然而，5個氣候因子中月最大風速與木質素之間相關系數最大，月均風速和最大風速出現次數與木質素相關系數最小。
結論
凋落葉木質素、纖維素和半纖維素均在3月出現峰值，2月出現相對較低值。3—6月這3種成分的含量表現為先降低再升高再降低的趨勢。在7月3種成分的含量內插補點最大，分别為木質素（432.44g/kg）、纖維素（222.34g/kg）、半纖維素（343.08g/kg）。10—12月這3種成分的含量整體呈下降趨勢。林分生長、林分密度及它們之間的互動作用對凋落葉的木質素、纖維素、半纖維素含量均無顯著影響（P>0.05）。但從3種成分含量的均值來看，800株/hm2林分密度下的木質素和半纖維素含量最高，400株/hm2林分密度下的纖維素含量最高，且在不同林分密度和生長條件下3種成分含量變化趨勢不同。月最大風速與樟子松凋落葉木質素含量之間呈顯著正相關（P<0.05）。
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- 采編：小白
- 排版：小同