不同林分森林凋落物分解对土壤氮素转化的影响
文献综述
1.研究背景
森林可以为人类提供木材和森林副产品的多样性，提供氧气，保持水源，净化环境，为人类带来经济效益和生态效益。截止2015年，虽然我国的森林面积已经达到2.08亿公顷，占到陆地面积的22%，但是与世界平均水平的31%还相去甚远[1]。因此，我国仍然是一个生态脆弱、缺乏林业的国家。自2000年10月起，国家正式启动了天然林资源保护工程，目的是为了从根本上控制生态环境继续恶化，保护生物多样性，促进社会经济的可持续发展。天然林资源保护工程一方面虽然加速了森林资源的修复，保障了国家森林资源的可持续发展，但另一方面却也进一步加剧了木材的供需矛盾。减少社会高速发展和木材需求的有效途径之一就是创造人工林和提高人工林的生产力水平。
根据联合国粮食及农业组织发布的《2015年全球森林资源评估报告》统计，截止至2015年，世界人工林面积为2.91亿公顷，根据我国第八次森林普查结果显示，2013年我国人工林面积达到6.9千万公顷，约占世界人工林面积的四分之一，居世界第一位[1,2]。大面积地种植人工林不仅仅缓解了我国发展中带来的问题，而且带来了巨大的绿色经济效益，根据《2015中国林业发展报告》中统计，2014年我国林业总产值达到了5.4万亿元，并且呈现出逐年增加势态[3]。然而，我国人工用林的生产力低下，即使面积占到了全国森林面积的13%，但只有39%的木材生产量，再加上大约80%的中幼林木材种植面积，木材的供应能力非常有限[3]。
杨树(Populus)人工林面积在我国约6.67百万公顷，是世界上最大的杨树人工林中，特别在防护林、特种林中占有相当大的比重，也可以作为经济林使用，但大面积的杨树人工林在带来效益的同时，也带来了许多问题[3]。2014年我国人工林建设中，纯林占59.78%，由于物种多样性不足，大面积杨树纯林的森林生态系统稳定性较差，病虫害频发，从而导致了树木的死亡率提高，同时，纯林对造林地土壤的种植面积也产生了很大的负面影响，造成了森林质量的下降[3]。在《生态建设与改革发展：2012年林业重大问题调查报告研究》中将造林树种单一列为了防护林建设的主要问题之一[4]。然而，人工混交林的建设可以有效地改善生态系统的稳定性，增加森林林下动植物的多样性，而且还可以促进养分的循环，增加人工林的产量，提高人工林的生产力水平。因此，为了促进生态文明建设，同时为保证社会经济的可持续发展，就有必要深入研究人工林的养分循环过程。
1.1研究的目的和意义
森林凋落物的分解过程，即指森林归还到林地表层土壤中的有机质，然后释放养分，为后续生长提供所需的过程。森林凋落物的分解所释放的营养元素能够满足69-87%的森林生长的需要[5]。在植物生长所需的所有营养物质中，氮排在首要位置，它是生命的重要元素，因为氮涉及植物体中的多种重要化合物，比如核酸（DNA、RNA）、维生素（B1、B2、B6）、蛋白质、叶绿素等[6]。森林凋落物的分解和土壤氮素的转化是森林养分循环的重要组成部分。养分循环的速率直接影响了树木的生长。一般来说，养分循环越快，树木生长就越快。有研究结果表明，杨树与桤木的混交造林，这能够促进森林凋落物的分解，增加森林生态系统的物质循环，有利于促进植物的生长[7,8]。研究人工林凋落物分解特征及其对土壤氮素转化的影响，就是研究杨树人工林养分循环的过程，对于提高人工林的生产力水平，以及混交林营造时林木种类的选择都有重要的意义。
本试验旨在研究人工林凋落物的分解特征，比较杨树人工纯林与杨—桤人工混交林在养分循环过程中的差异，了解杨树人工纯林与混交林养分循环的过程及特征，寻找提高人工林生产力的有效途径，为营造建设杨树人工林提供理论依据。
2.国内外研究进展
2.1早期凋落物分解研究发展
德国的学者E.Ebermayer早在1876年便提出了森林凋落物在养分循环中的重要性[9]。后来，国外的学者对森林凋落物的失重率展开了研究，从20世纪30年代起，森林凋落物的分解开始深入到了机理性的研究。1929年Tenny通过研究发现，在凋落物分解过程中，存在着氮元素的绝对积累，这个结果也在以后得到证实[10]。Melin在1930年发表了一篇论文，文中C/N被用于研究凋落物的分解特性，后来C/N就被作为分析凋落物分解的经典指标之一[11]。20世纪40年代，Gustafson的实验证明，阔叶林和针叶林的混合分解可加速针叶树的分解。他认为，针叶分解后产生的酸能抑制微生物的活性，而阔叶叶中高含量的钙则能中和酸度，同时起到吸引食叶动物聚集的作用，从而起到了促进叶凋落物的分解的作用[12]。此外，还有一些学者开始研究更大尺度上的掉落物的分解，Jenny等人比较了温带和热带地区土壤有机质的分解特征，并且提出了分解常数的这一概念[13]。
