作者：刘文飞 樊后保 黄荣珍 李凤 肖龙 单位：南昌工程学院生态与环境科学研究所 江西农业大学园林与艺术学院 泰和县水土保持站
红壤是江西分布最广、面积最大的地带性土壤，但由于长期不合理的经营和人类的干扰，红壤区成为江西省主要的水土流失区之一［1，2］。大量的研究表明，通过森林植被恢复与重建恢复土壤是改善该区域生态环境的关键［3－5］。井冈山水土保持科技示范园（水利部第一批水土保持科技示范园）在建站之初水土流失面积为土地总面积的80％，经过27年的积极治理，其间采取了多种富有开拓性的措施，已取得良好的综合治理效果，本课题组已先后对不同修复措施的固碳效益和群落多样性及稳定性进行了报道［6，7］。本文之所以选择凋落物作为研究对象，是因为凋落物是森林生态系统重要的组成部分，在维持土壤肥力、有机质的形成、保证植物再生长养分的可利用性等方面中起着重要作用，同时对森林生态系统的碳吸存具有重要的科学意义［8，9］，然而有关不同生态修复措施与凋落物相互关系的研究鲜有报道。因此，本研究旨在为严重红壤侵蚀区综合治理效益的评价提供基础数据，也为该区域开展生态修复研究提供理论指导。
1研究区域概况
试验地位于江西省泰和县老虎山小流域内，位于东经114°52′－114°54′，北纬26°50′－26°51′，属平原面丘陵区，海拔在80～200m之间，属中亚热带季风气候，多年平均降雨量为1363mm。无霜期288d，平均气温为18．6℃。土壤为第四纪红色粘土发育而成的红壤，厚度一般为3～40m，试验地属强度侵蚀退化红壤。
2研究方法
2．1试验设计
1983年在试验地（A层土壤全部剥蚀，B层出露，地表无任何草灌，本底条件相似）种植马尾松，选取4种修复模式：模式1，马尾松（PinusmassonianaLamb．）林分（无任何抚育管理措施，人为干扰强）；模式2，种草竹节沟马尾松林分（带状种草且开挖水平竹节沟）；模式3，竹节沟马尾松林分（开挖水平竹节沟）；模式4，封育马尾松林分。试验样地基本情况见参考文献［7］。
2．2凋落物收集方法
2009年1月份开始，在各样地内随机设置10个1m×1m的凋落物收集器，定期（每月底）收集落在收集器上的凋落物，装入塑料袋带回实验室，区分落叶、落枝、树皮、落果（花、果实、种子等）及其他碎屑物（包括昆虫残体与粪便及鸟类粪便等）等组分，并把凋落物各组分在80℃恒温条件下烘干48h后称重。
2．3样品分析
采用硝酸消煮法制取凋落物各组分待测液，钼锑抗法测定P；Aglient公司7700型电感耦合等离子质谱仪（ICP－MS）测定样品K、Ca、Mg含量；全N用凯氏定氮仪测定。
2．4统计分析
利用DPS软件进行统计分析，然后以LSD多重检验法检验不同处理间的差异显著性。
3结果与分析
3．1不同修复措施凋落物的组成
从表1可知，不同修复措施的年凋落物总量分别为3267．30，3530．58，3937．67，4997．88kg／hm2，可见不同的生态修复措施其凋落物量也有所不同，封禁处理对于提高林分凋落物量作用明显，落物总量与其余处理差异达到显著水平（P＜0．05）。在凋落物的组成中（表1），落叶占总凋落量的绝大部分（76．13％～82．30％），其次分别为落果（7．01％～12．48％）、碎屑（4．22％～5．14％）、树皮（2．60％～6．48％）和落枝（1．78％～5．90％）。
3．2凋落物量的季节动态
由图1可知，所研究的4种不同修复措施马尾松林凋落物呈现明显的季节动态，全年凋落物量呈现“单峰”型，均在8月份凋落物量达到最高，分别占全年总凋落物量的35．85％，20．71％，29．39％和20．27％。各组分中，叶的年凋落物量与凋落总量的变化趋势比较吻合，证明叶凋落物量在一定程度上主导着马尾林的凋落总量。果、枝、皮和碎屑物月变幅相对较小，没有表现出明显的季节动态。
3．3不同修复措施林分凋落物的养分归还
3．3．1凋落物的养分平均含量
各林分凋落物中养分平均含量列于表2。由于群落类型较多，而且同一林分中，凋落物的组成复杂，所以养分元素含量的规律性不甚明显，但表现出一定的变化趋势。各组分中元素平均含量顺序为：N＞K＞Ca＞Mg＞P，其含量范围分别为3．03～11．11g／kg、1．62～2．24g／kg、1．18～1．75g／kg、0．16～0．29g／kg和0．11～0．24g／kg。N、P、K元素在修竹节沟马尾林分中平均含量最高，Ca元素在干扰马尾松林分中含量最高，Mg元素在修沟种草马尾松林分平均含量最高。在不同修复措施马尾松林凋落物各组分中，碎屑物有较高的养分含量，这可能是因为碎屑物中中含有昆虫残体与粪便，以及鸟类粪便等物质的原因。综合来看，凋落叶的养分含量则普遍高于落枝、落果、落皮和碎屑的养分含量。
3．3．2凋落物养分归还的月动态
由图2可知，各养分元素归还的月动态与凋落物量动态比较类似，归还量在8月份达到最高，分别占N全年养分归还总量的39．07％，20．43％，31．97％和22．45％，占P全年养分归还总量的36．71％，20．57％，30．33％和28．17％，占K全年养分归还总量的33．28％，19．34％，25．49％和19．22％，占Ca全年养分归还总量的29．23％，16．51％，24．81％和18．62％，占Mg全年养分归还总量的32．41％，18．30％，25．70％和18．90％。
3．3．3凋落物养分元素的归还量
在已知凋落物及其养分含量的前提下，就可以计算凋落物的养分通量（归还量）。由表3可知，不同修复措施林分凋落物中各养分元素的年通量表现为：N＞K＞Ca＞Mg＞P。其中N元素的年通量变化为23．33～47．60kg／hm2，K为5．40～8．62kg／hm2，Ca为4．02～6．33kg／hm2，Mg为0．58～0．89kg／hm2，P为0．50～0．96kg／hm2。对比不同修复措施养分归还量，以封禁措施最高，修竹节沟次之，接下来为修沟种草，最小为马尾松林，说明封禁措施更有利于地力的维持。#p#分页标题#e#
4小结与讨论
森林凋落物是森林生态系统重要的组成部分，其形成的地被层对于减少地表径流、保持水土具有重要作用［10，11］。4种修复措施（马尾松林、修沟种草、修竹节沟和封禁）马尾松林的年凋落物总量分别为3267．30，3530．58，3937．67，4997．88kg／hm2，可见不同的生态修复措施，其凋落物量也有所差异，大小顺序为：封禁＞修竹节沟＞修沟种草＞强干扰马尾松林。对比龄级相近的马尾松林凋落物量的相关研究，如在福建三明地区25年的马尾松纯林年凋落物量为3442．80kg／hm2［12］，而在广西柳州31年马尾松凋落物量为4170kg／hm2［13］，说明封禁处理是一种比较有效提高林分凋落物的措施，有利于地力的恢复。
不同的修复措施凋落物量的差异也反映在土壤渗透性的差异上，因为土壤渗透性是一个重要的物理性质，是保持水土及涵养水源功能的一个重要指标［14，15］。本项目对土壤渗透性的研究发现，不同修复措施土壤初渗率分别为3．70，7．40，3．27，9．96mm／min，稳渗率分别为0．85，2．19，1．54，4．94mm／min，可以看出封禁处理马尾松林地土壤入渗特征最好，可以有效地延缓地表径流的产生，抑制土壤侵蚀，同时也说明土壤入渗特征和林分凋落物量存在一定的相关性。由凋落物归还的养分是林木向土壤输入养分的主要途径，在调节森林生态系统的物质循环和能量流动、维持森林土壤肥力等方面具有重要作用［16］。4种修复措施（马尾松林、修沟种草、修竹节沟和封禁）凋落物的5种元素养分归还量分别为33．83，38．90，48．39，64．40kg／hm2。由此可见，封禁措施的养分归还量最大，有利于地力的恢复。各修复措施凋落物量月动态呈现“单峰”型，养分元素归还也在8月份达到最大。