植物茎叶分解对土壤养分的影响研究
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[摘 要]植物茎叶分解对土壤养分的影响方式主要有两种，一方面是通过植物茎叶的淋溶和分解直接为土壤提供可溶性物质和其他营养元素，另一方面是通过影响土壤微生物的数量和活性来改变土壤理化和生物学性状。土壤-植物系统中，植物茎叶的分解逐步为土壤提供养分，土壤养分的增加为植物的生长提供有力的保障。
[关键词]植物茎叶；分解速率；土壤肥力；土壤全氮
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）13-0065-01
植物茎叶的分解过程和分解速率对土壤肥力有重要影响。目前，有关植物茎叶分解对土壤影响的研究主要集中在分解后对土壤性质的影响，而对于不同组合和单种植物茎叶分解过程中土壤养分的动态变化的研究较少，不能很好的了解土壤养分的实时状况。本研究采用尼龙网袋法，最大程度上模拟了植物茎叶的自然分解状态，结果真实可信。研究植物茎叶分解过程中土壤养分的动态变化特征对于土壤养分库的了解和建成具有重要的意义。
1 植物茎叶的分解对土壤有机碳的影响
植物茎叶中的有机物质大都容易淋溶分解进入土壤。各处理植物茎叶分解过程中土壤有机碳随分解时间表现出明显的变化趋势，不同处理的变化趋势基本一致。分解周期内，各组合处理中土壤有机碳含量最大值为 8.93 g/kg（春季），最小值为 5.62 g/kg（秋季），平均为 6.92 g/kg；各单种植物处理中土壤有机碳含量最大值为 7.90 g/kg（春季），最小值为 5.85 g/kg（秋季），平均为 6.79 g/kg。单种植物处理在分解前 135天土壤有机碳含量在持续减少，135-300 天土壤有机碳含量持续增加，之后缓慢减少。组合植物处理在分解前 135 天除了组合 1 外均呈现出先减少后增加再减少的趋势。
空白处理在分解前 135 天有机碳含量呈现持续下降的趋势，各组合处理处组合 1 外均呈现先减少再增加再减少的趋势，135 天后各组合处理土壤有机碳含量和空白处理的变化趋势基本一致，说明 135 天后外界环境因素对各组合处理有机碳含量的影响占主导地位。分解周期内，单种植物处理土壤有机碳含量变化趋势基本和空白处理一致，说明单种植物处理土壤有机碳含量受外界环境因素的影响较大，百里香茎叶处理土壤有机碳变化趋势较其他单种处理缓慢。分解末期各处理土壤有机碳含量均有所增加。
2 植物茎叶的分解对土壤速效磷的影响
速效养分可直接被植物体吸收利用，速效养分的高低更能直接地反映土壤肥力状况。整个分解阶段，除分解末期外各阶段土壤速效磷含量均有所增加，各处理土壤速效磷含量均呈现波动趋势，且波动趋势和空白处理基本一致，说明植物茎叶分解过程中，土壤速效磷含量受外界环境因素的影响较大。分解 135-345 天（秋、冬季）间各处理土壤速效磷含量无明显变化，分解末期各处理土壤速效磷含量均有所减少。组合处理中，组合 1 的土壤速效磷含量变化幅度最大；单种植物处理中 TGH 和 BLX 处理土壤速效磷含量变化幅度较 CMC 处理大。
3 植物茎叶的分解对土壤全氮的影响
随着分解时间的进行，各处理下土壤全氮均呈现出波动变化趋势，到分解末期，除 BLX 处理土壤全氮含量无明显变化外，其他处理下土壤全氮含量均有所增加。各处理中，植物茎叶分解前期土壤全氮含量的变化不明显，分解 45 天后全氮含量开始增加，各组合处理土壤全氮含量在 135 天达到最高，单种植物茎叶处理在 390天达到最高。分解周期内各组合处理土壤全氮最大值为 0.87 g/kg（秋季），最小值为 0.63 g/kg（春季），平均为 0.74 g/kg；分解周期内各单种植物茎叶处理土壤全氮最大值为 0.86 g/kg，最小为 0.64 g/kg，平均为 0.74 g/kg。整个分解过程，空白处理土壤全氮的变化趋势和添加植物的处理基本相同。
4 植物茎叶的分解对土壤铵硝态氮的影响
植物茎叶分解过程中土壤铵态氮的变化特征，随着分解时间的进行各处理均呈现波动变化趋势，整个分解过程土壤铵态氮呈现出释放的状态。分解末期（470 天），组合 1 和组合 4 处理以及 BLX 处理土壤铵态氮含量有所增加，其他处理均无明显变化，各添加植物茎叶的处理土壤铵态氮变化基本和空白处理土壤铵态氮变化一致，分解到435 天各处理土壤铵态氮含量达到最低值。
5讨论
植物茎叶的分解可以向土壤中输入有机物质，提高土壤有机碳的含量，改善土壤肥力状况，本实验结果也显示添加植物茎叶的处理在分解末期土壤有机碳含量均高于未添加的空白处理。植物茎叶分解前期（0-135 天），各处理土壤有机碳均呈现减小的趋势，造成此现象的原因有很多，其中外界环境如土壤温度和水分含量的变化会影响植物茎叶有机物质的转化，另外，植物茎叶在输入土壤后，土壤中微生物的活性也会增加，微生物活性的增加能够促进土壤有机碳的矿化，由于试验植物茎叶为一次性输入，因此随着分解过程中有机碳的矿化损失，土壤有机碳呈现逐渐减小的趋势。
土壤速效养分可直接被植物体吸收利用，速效养分的高低更能直接地反映土壤肥力状况。土壤速效磷含量受土壤中酶活性的影响，磷酸酶活性可以促进有机磷转化为无机磷，促进植被的吸收。本实验结果显示，植物茎叶分解 345 天（春季、夏季）后土壤速效磷含量开始缓慢增加，这是因为土壤温度的升高、水分的增加提高了微生物的活性和种群数量，加快了土壤磷素的转化。土壤中氮素主要来源于植物茎叶的分解，植物茎叶的分解状况一定程度上决定了土壤氮库的大小。植物茎叶分解过程中土壤全氮含量有所增加，整体呈现波动趋势，这一方面是因为外界环境的变化使得土壤中微生物的种类和数量改变，植物茎叶的分解速度有所改变，氮素的输入发生变化，另外微生物的生长和发育也会消耗土壤中氮素，当土壤中可利用的无机氮无法满足微生物的生长繁殖需要时便开始将植物茎叶分解释放到土壤中的氮素转化和利用，最终导致土壤全氮呈现先上升又下降的趋势。
微生物的活动会消耗大量的无机态氮，当土壤中无机态氮无法满足微生物生长时，微生物会将有机态氮转化为无机氮。在对森林土壤铵硝态氮的动态变化研究中发现，土壤硝铵态氮随时间呈明显的上下波动趋势，这与本研究结果一致。植物茎叶分解前期，土壤中铵态氮减少而硝态氮有所增加，这可能是由于分解前期降雨较少，土壤温度和通气性良好，土壤中的铵态氮向硝态氮转化。在整个分解过程中植物茎叶分解对土壤速效氮的影响主要表现在土壤硝态氮的变化。
6 结论
整个分解过程中，添加植物处理的土壤养分的变化趋势和空白土壤的变化趋势基本一致，说明植物茎叶分解对土壤养分的影响主要受外界水热条件变化的影响。添加植物处理的土壤养分相对于空白土壤养分都有所增加，说明植物茎叶的分解可以为土壤提供一定的营养物质。各个处理间土壤养分的变化差异不显著，这和植物茎叶自身的化学组成有密切的关系。
土壤全氮主要来源于植物茎叶分解所形成的有机物质，因此土壤全氮和有机碳具有相似的变化趋势，土壤全氮和有机碳含量均在分解 135 天后才达到最高值。土壤速效磷含量受水热条件变化明显，在夏季雨水充足情况下土壤速效磷含量开始缓慢增加。植物茎叶分解初期土壤铵态氮含量有所减少，硝态氮含量有所增加，整个分解过程土壤铵态氮含量变化不明显，植物茎叶的分解对土壤速效氮的影响主要表现为硝态氮含量的变化。
参考文献
[1]曹培培，劉茂松，唐金艳，等.几种水生植物腐解过程的比较研究[J].生态学报， 2014， 34（14）： 3848-3858.
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