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人工林作为森林生态系统的一部分,在水土保持和水源涵养方面具有重要的作用。凋落物是森林生态系统中养分的载体,分解过程主要受到气候和凋落物质量的影响,尤其在干旱半干旱区,降水是影响凋落物分解的主要气候因子。但随着气候变化引起降水格局的改变,在雨热同期的黄土丘陵区,不同分解季节的降水变化对凋落叶的分解进程的影响,以及凋落叶分解中基质质量和土壤养分动态与凋落叶质量损失之间的关系依旧存在争议,特别是季节性降水引起土壤干湿交替变化对凋落物分解影响的相关研究仍然比较缺乏。本研究以黄土丘陵区人工林主要造林树种刺槐和油松凋落叶为研究对象,在野外采用凋落物分解袋法进行原位分解实验,对不同分解时期刺槐和油松凋落叶的质量损失进程和基质质量动态、土壤养分动态、基质质量和土壤养分动态与凋落叶质量损失的关系进行研究,同时采用室内培养进行原位和异位模拟分解实验,并分别设置了恒湿,10天/次、15天/次和20天/次的干湿交替频率,研究土壤干湿交替变化对刺槐和油松凋落叶分解特征的影响,得出以下结果:(1)分解时间、凋落叶类型及其交互作用对凋落叶的质量损失和养分变化都有显著的影响。在分解过程中,两树种凋落叶分解具有明显的季节性特征,其中在夏季多雨期质量损失速率最高,在冬季微量少雨期质量损失速率最低。Olson分解模型对刺槐和油松凋落叶的分解过程均能进行较好的拟合,根据模型得知刺槐凋落叶分解速率k值是油松凋落叶的1.50倍,刺槐和油松凋落叶95%的时间分别为6.65年和9.82年。在391天的分解中,两树种凋落叶C、N和K表现为净释放且刺槐的释放率高于油松,同一树种C、N和K释放率从高到低依次为:K>N>C。P表现为富集-释放交替的特征,刺槐凋落叶对P的富集率高于油松。但凋落叶化学计量比动态在两树种之间差异较大,其中刺槐凋落叶分解中C/N变化不显著,C/P和N/P呈波动下降的趋势,油松凋落叶N/P变化不显著,C/N和C/P波动上升,两树种凋落叶C/K、N/K和P/K都呈上升趋势。(2)与对照实验相比,添加凋落叶对刺槐土壤AN(速效氮)、AK(速效钾)、C/N、C/K、N/K以及油松土壤TP、AN、AK、C/N、C/K、N/K、AN/AP和AN/AK没有显著的影响,但分解时间仅对刺槐土壤TN和C/P没有显著的影响。其中随着凋落叶分解,刺槐土壤OC和C/P波动上升、TN呈先波动上升后下降的趋势(雨季后期出现峰值)、AK含量呈稳定(0-140天)-上升(141-315)-下降(315-391)的状态、C/N动态呈“V”型,N/P变化与C/N变化相反,AP、C/K、N/K和P/K均成波动下降的趋势。油松土壤OC和TN呈“U”型趋势、AP(速效磷)、AK含量和C/N动态均成倒“V”型(雨季后期出现峰值)、C/P和N/P动态均与C/N相反、C/K和N/K呈―V‖型,P/K呈波动下降的趋势,两树种土壤TK含量随着分解均显著增加,TP含量在0-315天期间都表现为先下降后上升趋势,AN含量随着凋落叶分解均持续降低。(3)随着凋落叶分解,凋落叶和土壤养分动态与质量损失的关系在刺槐和油松凋落叶中不同。其中刺槐凋落叶质量损失率与其凋落叶C/K、N/K和P/K正相关,与C、N、K、C/P和N/P负相关、与P动态呈二次函数的关系;油松凋落叶质量损失率与其凋落叶TK含量动态负相关、与C/N、C/P和N/P呈二次函数的关系、与C/K、N/K和P/K正相关。此外,凋落叶质量损失率与其林下土壤养分动态之间也存在显著的关系。其中刺槐凋落叶与其凋落物下土壤OC和AP动态呈二次函数的关系,与TK含量、N/K、AN/AP和AN/AK动态正相关,与AN含量、C/K和P/K负相关;而油松凋落叶质量损失率与其凋落物下土壤OC含量、AN含量、C/N、C/K和P/K动态负相关、与TK含量、AK含量、AN/AP、AP/AK和AN/AK动态正相关。(4)凋落叶类型、分解时间、干湿交替和异位处理对凋落叶质量损失都有极显著的影响,但除凋落叶类型和分解时间的交互效应外,其余因素之间的交互作用对凋落叶质量损失的影响均不显著。经过180天的分解,两树种凋落叶的质量损失率随着分解呈增加的趋势,不同干湿交替处理下凋落叶的质量损失率从高到低依次为:恒湿>10天/次干湿交替>15天/次干湿交替>20天/次干湿交替。对不同干湿交替频率处理下凋落叶分别在原位和异位分解的质量损失率进行研究发现,刺槐凋落叶恒湿条件下原位(刺槐土壤)和异位(油松土壤)分解的质量损失率之间差异不显著,而在20天/次干湿交替处理下油松凋落叶在原位和异位分解的质量损失率之间差异不显著。这些结果说明在降水的影响下黄土丘陵区凋落叶分解具有明显的季节性特征(夏季多雨期最高),高质量的凋落叶(刺槐)质量损失、碳、氮、钾的释放率和磷的富集率都高于低质量凋落叶(油松)。两树种凋落叶分解均促进了土壤中TK的持续累积和AN的持续释放。而凋落叶质量损失与凋落叶养分动态之间的关系受到树种影响较大,其中刺槐凋落叶在初期分解主要受到凋落叶P含量限制,之后主要受N含量的限制,油松凋落叶在整个分解中主要受凋落叶N含量限制。土壤OC、TN和TP分别与TK的比值、速效养分及其计量比变化是土壤中影响两树种凋落叶质量损失的主要因素。在土壤干湿交替变化下,土壤水分充足和干旱强度增加分别减弱了刺槐和油松凋落叶分解的“主场优势”。这些研究结果对阐明黄土丘陵区森林生态系统养分在降水格局改变背景下的循环机制具有重要的作用,从而可以为该区人工林植被建设提供更科学的指导。