凋落物是森林生态系统的重要组成部分,在维持森林养分循环和水量平衡等生态系统功能过程中发挥着关键作用。杉木作为我国南方重要的速生用材树种,其种植面积和蓄积量均居我国人工林首位。因此,研究杉木人工林凋落物养分特征和生态水文功能,对于维持及提升杉木人工林土壤肥力、水土保持等生态功能具有重要的意义。本研究以湖南会同8-11、16、21、25、29和32年生杉木人工林为研究对象,对比分析不同林龄地表凋落物地表现存量、凋落物量、组成特征、分解率、周转期、水文特性、养分含量及化学计量特征的差异,阐明林龄对杉木人工林凋落物养分循环、生态水文等功能过程的影响,研究结果可为人工林生产力提升和维护提供理论基础。主要研究结果如下:(1)杉木人工林地表凋落物现存量总量随林龄增加呈现先升高后降低的趋势。8-11生杉木人工林凋落物现存量总量最低,为1.83 t·ha-1,当林龄发育到25年生时,地表凋落物现存量达到最大值,为8.76 t.ha-1。随后杉木人工林地表凋落物现存量逐渐下降。地表凋落物不同分解层凋落物现存量随着林龄变化的趋势不同。未分解层凋落物现存量随着林龄增长呈现先增加后稳定的趋势,在29年生时达到最大值,为2.04 t.ha-1。半分解层凋落物现存量随着林龄增长呈现先增加后降低的趋势,在25年生时达到最大值,为3.90t·ha-1。完全分解层凋落物现存量随着林龄增长呈现先增加后降低的趋势,在25年生时达到最大值,为2.04 t·ha-1。不同分解层凋落物现存量表现为半分解层>未分解层>完全分解层。(2)杉木人工林凋落物年凋落量随林龄增加呈先增加后稳定的趋势。8-11年生凋落物年凋落量最低,21年生最大。枝、叶凋落物年凋落量随林龄呈先显著上升后稳定的趋势。果凋落物年凋落量随林龄增加显著增加。不同林龄序列凋落物组合中,叶凋落量>枝凋落量>果凋落量。总凋落物、枝凋落物、叶凋落物、果凋落物凋落量四季都呈现随林龄增加而增加的趋势,总体生物量呈现春季>冬季>夏季>秋季的趋势。不同林龄杉木凋落物分解率在0.28-0.45之间,整体呈现分解率随林龄增大而增大的趋势,周转期不同林龄间没有明显的规律,在2.22-3.59年之间。杉木成熟林具有分解率高、周转期短的特点。(3)采用室内浸泡与自然风干法,对杉木人工林凋落物进行持水特性、失水特性研究。结果表明:杉木人工林地表枝、叶凋落物的持水率、持水量总体都表现为近熟林>成熟林>中龄林、幼龄林,与杉木地表凋落物现存量林龄间规律一致。不同林龄杉木持水率、持水量都表现为随浸水时间延长而增加的趋势,在浸水前2.5 h内迅速增加,然后趋于平缓,15 h后处于饱和状态。杉木凋落物持水率、持水量与浸水时间分别为R=alnt+b、Q=alnt+b的对数关系。凋落物吸水速率林龄间没有明显的规律,吸水速率随吸水时间的延长而减小的趋势,杉木凋落物的吸水作用主要表现在前2 h内,特别是前1h,这对于林内截获短时期降水和减缓地表径流的产生具有重要意义。杉木凋落物吸水速率与吸水时间存在V=atb的幂函数关系。整个失水过程中,枝凋落物失水率林龄间没有明显的规律。叶凋落物失水率总体表现为近熟林>成熟林>中龄林、幼龄林,与杉木凋落物的持水率规律一致。杉木凋落物失水量随时间增加而增加的趋势。杉木凋落物持水量越多则失水量,最大失水量排序与最大持水量一致。枝、叶凋落物失水速率差异较小,且林龄间没有明显规律。杉木凋落物失水率、失水速率与风干时间分别呈S=a tb、V=a tb幂函数关系,杉木凋落物失水量与风干时间呈U=a lnt+b的对数关系。杉木凋落物水文特性中,叶凋落物持水性能、失水性能作用明显大于枝凋落物,占主导作用。(4)杉木人工林总凋落物C含量,整体上呈随林龄增加而增加的趋势。总凋落物C含量在8-11年生时最小,32年生时达到最大值。总凋落物N含量总体上呈现随林龄增加先增加后下降再增加的趋势,8-11年生时最小,21年生时达到最大值。总体上呈现随林龄增加先增加后下降的趋势。总凋落物P含量在8-11年生时最小,25年生时达到最大值。总凋落物C:N总体呈随林龄增加没有明显的规律,21年生时最小,25年生时达到最大值。总凋落物N:P总体上呈现随林龄增加而下降的趋势,25年生时最小,8-11年生时达到最大值。总凋落物C:P总体上呈现随林龄增加先下降后升高的趋势,25年生时最小,8-11年生时达到最大值。杉木生长发育阶段,富C结构性物质含量较为稳定,富N、P功能性物质和贮藏性物质变化较大。本研究区域凋落物分解主要限制性元素是N,杉木生长发育初期,凋落物分解较慢,随着林分的发育成熟,成熟林群落的凋落物具有较低的N:P值,分解速度加快。