南亚热带4种人工林凋落物动态特征

森林凋落物是森林生态系统能量与物质过程的重要环节。研究了南亚热带4种常见人工林凋落物特征,材料取自中国科学院鹤山丘陵综合试验站,人工林栽植于1984年,从2002年至2003年进行了每月凋落物测定,同时测定了地表凋落物量。人工林凋落物总量大小依次为马占相思(10.433 t/(hm2.a))>大叶相思(7.538 t/(hm2.a))>湿地松(6.445 t/(hm2.a))>荷木(5.541t/(hm2.a)),凋落物量年度间无显著变化,凋落叶量占总凋落物量的83.2%(马占相思)至93.7%(湿地松)。上半年凋落物量通常较平稳,下半年7~9月份多有一个峰值凋落期,主要原因是台风雨及叶子进入成熟期。除台风等因素引起激烈变化的月份外,二年度对应月份凋落物量极为相似。除大叶相思外,其它林型从14a林龄开始凋落物量有所下降。4种林型中,只有马占相思与湿地松的凋落物量与气温或降雨有显著的相关,特别是马占相思的总凋落物量与这些气候因素相关性最高。地表凋落物蓄积量大小为湿地松(13.81 t/hm2)>马占相思(13.53 t/hm2)>大叶相思(6.46 t/hm2)>荷木(5.02 t/hm2),马占相思的高蓄积量源于大凋落物量及较慢的分解速率,湿地松的高蓄积量源于针叶的难分解性。与世界其它类型的比较显示,低气温高纬度地区,地表凋落物蓄积量大大高于凋落物量,高温高湿的低纬度地区,地表凋落物蓄积量通常低于年凋落物量,但松林在不同纬度区,地表凋落物量均高于年凋落物量。     

南亚热带鹤山主要人工林生态系统C、N累积及分配格局的模拟研究

 以南亚热带鹤山的马占相思（Acacia mangium）、湿地松（Pinus elliotii）和荷木（Schima uperba）3种代表性人工林生态系统为对象,利用气象、水文、土壤及植物等方面的资料对CENTURY模型进行了参数化,模拟了3种人工林生态系统1985～2100年的C、N累积动态及其分配格局变化,并利用实测资料对模拟结果进行了独立样本的双尾t检验,模拟值与实测值之间没有显著差异（p=0.995）。模拟结果表明,马占相思林的净初级生产力（NPP）呈指数函数形式下降,约在20龄（2005年）时趋于稳定;荷木林的NPP持续缓慢增加;湿地松林的NPP基本维持恒定;20龄以前3种林分的年均NPP分别为12.2 t·hm-2·a-1、6.7 t·hm-2·a-1和2.5 t·hm-2·a-1。马占相思林生物量呈对数函数形式增加,20龄后增加很少;荷木林与湿地松林的生物量呈直线增加,约在2050年时,荷木林的NPP和生物量将超过马占相思林;2100年时马占相思、荷木与湿地松林的生物量将分别达到252.7 t·hm-2、352.4t·hm-2和226.3t·hm-2。荷木林具有更大C累积潜力。3种人工林生态系统的N累积动态与其生物量累积动态相似,但马占相思林生态系统的N累积量远高于荷木林与湿地松林,至2100年时它们的N累积量将分别达到7.2t·hm-2、1.9t·hm-2和2.2t·hm-2。3种林分的C、N随着林分的发育将更多地分配到茎、枝和根部。马占相思林的叶C、N累积量约在2005年后分别下降1.85t·hm-2和0.20t·hm-2,荷木林的叶C、N累积则分别增加0.09t·hm-2和0.05 t·hm-2,湿地松林叶C、N累积分别增加0.57t·hm-2和0.02 t·hm-2,这一模拟结果显示了马占相思林冠层萎缩的内在原因。外来树种组成的马占相思林先锋群落冠层衰退过早,阳生性灌木的大量入侵和定居可能会滞缓地带性森林植被的恢复进程。因此认为我国南亚热带地区进行地带性森林植被恢复时,先锋森林群落的构建应以荷木等本地树种为主。     

华南典型人工林凋落物的持水特性

对于华南地区的杉木 (Cunninghamialanceolata) 林、马尾松 (Pinusmassoniana) 林、湿地松 (Pinuselliottii) 林、马占相思 (Acaciamangium) 林和尾叶桉 (Eucalyptusurophylla) 林的凋落物的储量、持水量、持水率和吸水速率进行了研究。结果表明, 杉木林的凋落物的干重 (6.5× 10 3 kg·hm-2 ) 最大, 其次是马尾松林和马占相思林 (5.5× 10 3 kg·hm-2 ), 而湿地松林 (4.1× 10 3 kg·hm-2 ) 和尾叶桉林较小 (4.0× 10 3 kg·hm-2 ) 。凋落物持水量呈现杉木林 >马占相思林 >尾叶桉林 >马尾松林 >湿地松林。各林分凋落物的最大持水量为杉木林 17.9× 10 3 kg·hm-2, 马占相思林 14.8× 10 3 kg·hm-2, 尾叶桉林 14.0× 10 3 kg·hm-2, 马尾松林 10.6× 10 3 kg·hm-2, 湿地松林 9.8× 10 3 kg·hm-2 。尾叶桉林、杉木林、马占相思林、湿地松林和马尾松林的凋落物最大持水率分别为 35 1%、2 74 %、2 6 9%、2 35 %和 191%。凋落物持水量和凋落物持水率随着浸泡时间的增加按照对数方程增加。 5种林分中尾叶桉林的凋落物吸水速率在各浸泡时间后居首位, 杉木林和马占相思林中等, 湿地松林较小, 而马尾松林最小, 各林分的凋落物的吸水速率随浸泡时间的增长按方程Y =a +b·t-1下降。     

马占相思人工林生态系统的碳格局及其动态模拟

采用BIOME-BGC模型对广东鹤山的马占相思(Acaciamangium)人工林生态系统1985～2100年间的碳格局及其动态变化进行了模拟.结果表明,马占相思生物量在前12 a增长较快,之后增长缓慢,最终达到300 t hm-2;预计2100年马占相思生物量在干、根、叶中的分配分别为73.91%、21.74%和4.35%.马占相思人工林的碳贮量在前12 a增长较快,之后增长缓慢并最终维持在325 t C hm-2左右,在造林初始阶段主要分布于土壤中,之后在植被、土壤和凋落物3大碳库中的分配分别为43.08%、52.30%和4.62%;马占相思净初级生产力(NPP)在4～12 a较大,最大可达11 t C hm-2,之后下降至3～6 t C hm-2;马占相思叶面积指数(LAI)前3 a增长迅速,5 a达到7.84,之后下降,约为2.7～5.0;LAI与NPP的回归分析结果显示LAI可能是限制马占相思林NPP增长的主要因子.模拟结果还显示马占相思林前期生长迅速,但随后生长缓慢,叶生物量还出现负增长现象.因此,我国南亚热带地区在以马占相思作为先锋树种进行地带性森林植被恢复时,可在12 a后进行林分改造.     

连续年龄序列桉树人工林凋落物量及养分通量

在福建漳州地区,对连续年龄序列(2、3、4、5、6年生)的尾巨桉(Eucalyptus grandis ×E.urophylla)人工林凋落物量及其养分通量进行了研究.结果表明:不同林龄(2、3、4、5和6年生)的年凋落物总量分别为2796.65、3098.10、4489.13、4200.72和3692.40 kg·hm-2,呈现先期增加,4年生后出现缓慢下降的趋势.各年龄段林分凋落物量均显示出明显的季节动态,其中3、4和6年生林分呈单峰型,前二者出现在6月,后者出现在4月;而2和5年生林分则出现2个峰值,前一个峰值出现在4月,后一峰值出现在6月.在凋落物的组成中,落叶占总凋落物量的84.86%～90.04%,其次分别为碎屑物(5.01%～6.70%)、落枝(2.95%～4.52%)、树皮(2.64%～3.62%)和落果(0.30%～0.55%).凋落物各组分中,主要养分元素含量大小顺序为N>Ca>K>Mg>P.各龄级桉树人工林凋落物中5种元素的年通量的大小顺序表现为:4年生(133.20 kg·hm-2)>5年生(124.98 kg·hm-2)>6年生(97.56 kg·hm-2)>3年生(90.51 kg·hm-2)>2年生(86.01 kg·hm-2).     

林下层植物在退化马尾松林恢复初期养分循环中的作用

以鼎湖山退化马尾松 (Pinusmassoniana)林恢复过程中林下层植物凋落物、分解和养分动态为对象 ,研究了林下层植物在退化马尾松林恢复初期养分循环中的作用。结果表明 ,林下层年凋落物量除在第 5年有所下降外均随时间逐年上升 ,但其增加速率随年份不同而异 ,总平均年增长速率为 3 8%。第 4年凋落物量为 0 .2 0 t· hm- 2 · a- 1,第 1 1年为 1 .1 7t·hm- 2·a- 1。凋落物养分元素平均浓度为 (% ) :N0 .95 ,P0 .0 4,K0 .5 7,Ca0 .1 3和 Mg0 .0 8,基本上以夏季和秋季最高冬春交替月份最低。第 1 1年凋落物各元素养分归还量为 (kg· hm- 2·a- 1) :N1 1 .1 0 ,P0 .47,K6.65 ,Ca1 .48和 Mg 0 .91。凋落物在分解过程中失重率呈直线模型变化 ,第 1年的分解速率为 3 1 % ,至试验结束时凋落物的残存量占起始量的 66%。在凋落物分解过程中 ,N和 P浓度随时间逐渐上升 ,但 N增加的速度较 P快 ,其余元素浓度均下降 ,但 K下降的速度最快。在凋落物分解过程中 ,N是唯一表现残留量呈先上升然后下降变化的元素。P的残留量变化与凋落物的失重率变化几乎一致。各元素在分解试验结束时残留量占起始量的百分比分别为 :N 90 % ,P 67% ,K 9% ,Ca 3 0 %和Mg 1 4%。可见 ,林下层凋落物在退化马尾松林恢复初期碳及其它营养元素循     

锥栗人工林结果初期养分动态特征及其模拟

应用系统分析和动态模拟的方法 ,对结果初期锥栗人工林的养分动态变化进行了分析和模拟 ,构建了林分树体地上部分、地下部分、土壤和凋落物 4个分室 ,测定了各分室的N、P、K、Ca、Mg各养分元素的现存库量 .土壤分室中N、P、K、Ca的现存量最高 ,分别达 311.4 7、11.4 36、2 18.9kg·hm-2 和 87 5 6kg·hm-2 ,Mg含量水平以凋落物分室最高 ,达 7.2 6 9kg·hm-2 .根据分室模型 ,计算了 5种元素各分室的流通量和流通率 ,并在不同营养元素补偿水平下 ,对系统各分室在未来 5年内的养分变化进行了模拟 ,结果表明 ,各元素每年最适宜的补充量为N 2 0kg·hm-2 、P 8kg·hm-2 、K 5kg·hm-2 、Ca 10kg·hm-2 、Mg 5kg·hm-2 .在这种补偿条件下 ,系统各分室间养分流动通畅 ,树体生长代谢正常 .研究结果可为锥栗人工林该期栽培营养管理提供依据     

划分土壤类型的一种新方法--以功能生态学理论为基础

借助功能生态学的理论 ,提出了运用土壤的特征物质 (CM)和特征时间 (CT)区分土壤类型的新方法。通过数学模拟 ,分别计算了灰色森林土和黑钙土的特征物质和特征时间 :当灰色森林土和黑钙土的年凋落物量分别为 5 .5t·hm-2 和 11.2t·hm-2 时 ,它们的CM和CT分别为 133t·hm-2 、80年和 82 0t·hm-2 、6 5 0年。CM和CT的值随着输入土壤的物质量和土壤中分解速度的变化而变化 ,而且受外界环境因素 (包括自然因素和人为因素 )的影响。CT随土壤深度的增加而增大     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林凋落物量20年动态研究

 研究了鼎湖山森林生态系统定位研究站20年来对常绿阔叶林凋落物量进行监测所积累的资料,探讨这一地带性植被演替过程中凋落物量动态变化格局及组成特征,并分析了主要优势种凋落叶的变化规律及其与凋落物总量的联系。鼎湖山南亚热带常绿阔叶林平均年凋落物量为8.45 t·hm-2,年际波动显著。总体来说年凋落物量呈下降趋势,这与植被所处演替阶段及本身林分特征有关。凋落物的凋落高峰发生在雨季初期（4、5月）和雨季末期（8、9月）。与多数森林不同,鼎湖山南亚热带常绿阔叶林各组分凋落物量的比例顺序为叶>花果杂物>枝。其中锥栗(Castanopsis chinensis)、荷木(Schima superba)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)、黄果厚壳桂(C. concinna) 4种优势种20年平均年凋落物量分别为1.86、0.50、0.26、0.40 t·hm-2,合计占凋落叶量的70%左右,它们的动态直接影响着凋落总量变化格局。     

鼎湖山马尾松林生态系统碳素分配和贮量的研究

鼎湖山马尾松林中 ,马尾松各器官碳含量平均为 5 4.46%,灌木层植物 48.1 0 %,草本层植物40 .2 1 %,地表现存凋落物层 5 4.40 %,以上各组分总平均为 49.2 9%。土壤碳密度为 7.3 7kg· m- 2 (深 1 0 0cm)。生态系统各组分碳贮量分别为 :乔木层 68.876t·hm- 2 ,林下植物层 6.0 3 0 t· hm- 2 ,凋落物层 5 .892 t·hm- 2 ,土壤层 73 .70 5 t· hm- 2。根据研究结果 ,还对广东省马尾松林的现有碳贮量和碳吸存潜力进行了估算和讨论。     

沿海拔梯度武夷山3种典型森林凋落物及养分归还动态

为了解武夷山森林凋落物量和养分归还特征,对武夷山3个海拔典型森林的凋落物量和养分动态开展连续3年的监测。结果表明,常绿阔叶林(645 m)、针阔混交林(1 028 m)和针叶林(1 442 m)的凋落物总量分别为471.25、453.77和409.84 g/m~2,森林凋落物总量随海拔升高呈减少的趋势。武夷山3种典型森林的凋落物总量具有明显的季节变化,均呈双峰型,但常绿阔叶林与针阔混交林和针叶林的凋落物总量峰值和次峰值出现时间近似相反。3种典型森林凋落物中落叶占绝对优势(78.1%～87.6%),落枝和其他组分较少。武夷山3种典型森林凋落物的养分年归还量均表现为C N K P,且养分归还总量随海拔升高而减少。常绿阔叶林的凋落物量和养分归还量较高,可能与环境条件和植被特征相关。这为中亚热带森林生态系统养分循环和森林碳循环机理研究提供了理论依据。     

广州白云山风景名胜区主要林分类型凋落物的研究

1　引　　言在森林生态系统功能的研究中 ,凋落物是重要的研究对象 ,历来受到重视[1～ 3 ,8] .凋落物是森林生态系统内物质循环的重要环节 ,是实现植物营养元素生物小循环的载体 ,是林地具有自肥功能的根本原因 .它还对森林资源的保护和永续利用以及水源涵养和水土保持有重要意义 .白云山是广州著名的风景名胜区 ,被誉为广州的“肺腑” ,对广州市的环境建设有举足轻重的作用 .由于白云山的林分供休闲游憩 ,不能施用有异味的有机肥和化肥 ,森林凋落物成为林分生长的重要养分来源 .因此 ,研究白云山主要林分类型的凋落物数量、季节动态、养分…     

Nutrient cycling and nitrogen mineralization in eucalypt forests of south-eastern Australia

Summary Nutrient pools in litter and soil and the major nutrient transfers and additions in rainfall, throughfall and litterfall were measured in eight mature, undisturbed eucalypt forests covering a range of species, climate, productivity and soil type. Litterfall is the major pathway for the return of N, P, Ca and usually Mg, to the soil. The forests covered almost the range of litterfall reported for eucalypt forests and, in conjunction with published data, litterfall was strongly related to climatic variables. Extractable P in the soil and P concentrations in litter and litterfall were significantly higher in two sub-alpine forests (Eucalyptus pauciflora andE. delegatensis) than in all other forests. In general, nutrient turnover, particularly N turnover, was related to the rate of organic matter turnover. Rates of organic matter turnover in these forests and in other studies of eucalypts were correlated with climatic conditions using the simple climatic scalar developed by Vitousek. Nitrogen turnover, especially that proportion cycling via leaf litterfall is primarily a function of organic matter turnover, but litter quality appears also to have an influence.     

我国热带亚热带几种人工林体内营养结构特征

营养是植物的一种资源 ,植物如何在体内分配这一资源影响到它对环境的适应性。植物体内的营养含量在某种程度上还反映了环境中营养供应的丰缺 ,同时 ,它又是生态系统营养循环的一个组成部分。国外曾对植物的营养含量特征进行过大量的研究 ,积累了相当多的资料 ,代表性工作如Ｊｏｒｄａｎ[12 ](亚马逊雨林 ) ,Ｗｈｉｔｔａｋｅｒ[13 ] (ＨｕｂｂａｒｋＢｒｏｏｋ生态站森林 ) ,Ｗｏｏｄｗｅｌｌ[14 ] (Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ森林 )等 ,随着计算机模拟技术的发展 ,这些资料成了进行生态模拟不可缺少的珍贵资料。我国尽管在 2 0世纪 5 0年代就开…     

华南两种豆科人工林体内养分转移特性

报道了马占相思与大叶相思两种豆科植物叶内养分的动态及养分转移特征 ,分析测定两种植物的绿叶与黄叶内氮、磷、钾、钠、钙、镁等 6种元素的含量。结果表明 ,两种植物的成熟叶养分含量季节性变化不明显 ,全年养分水平较为稳定。马占相思体内氮、磷、钾、镁养分水平显著高于大叶相思 ,这 4种元素在绿叶与黄叶内的含量也有显著差别。两种植物对 4种元素大量转移再利用 ,但对钙、钠没有表现出转移 ,大叶相思与马占相思平均养分转移率分别为 :氮 49.8% ,39.8% ,磷 75 .5 % ,66.5 % ,钾 61 .8% ,43.3% ,镁 1 9.4% ,1 5 .6%。作为豆科植物具有的固氮能力 ,使转移率格局与非豆科植物不同 ,表现为氮转移率降低 ,而其它元素转移率显著上升。马占相思氮转移量高达 1 1 2 .43kg/( hm2 · a) ,磷 1 2 .74kg/( hm2 ·a) ,钾 45 .78kg/( hm2 · a) ,但镁只有 1 .64kg/( hm2 · a) ,大叶相思养分转移量为 :氮 90 .1 7kg/( hm2 · a) ,磷 7.2 3kg/( hm2·a) ,钾 34.49kg/( hm2·a) ,镁 1 .5 8kg/( hm2·a) ,通过转移获得的养分与植物从环境中吸收的养分量大致相当 ,这两个养分源共同满足了植物生长过程中的养分需求。     

Effect of typhoon disturbance on fine litterfall and related nutrient input in a subtropical forest on Okinawa Island, Japan

Typhoons are frequent on Okinawa Island, southwestern Japan. The effects of typhoon disturbance on the patterns of fine litterfall and related nutrient inputs in a subtropical evergreen broad-leaved forest were studied over 5 years from May 1996 to April 2001. Annual fine litterfall averaged 7558 kg ha⁻¹ (range from 6188 to 9439 kg ha⁻¹) for six sampling plots over 5 years, which differed significantly among years (p<0.001) but not among plots (p=0.122). A seasonal maximum was most evident for leaf litter component. Woody litter fell more irregularly through the year, and peak fall varied with typhoon and windstorm. The mean ratio of annual litterfall mass of sexual organs to leaves was 0.06, much lower than that in other tropical and subtropical rain forests. Nutrient concentrations varied in litterfall components, but were not significantly different among plots. The lowest concentrations of N and P in leaf litter were observed in March, which is also the month with the greatest leaf fall. However, the highest concentrations were recorded in typhoon season. Nitrogen and P concentrations were 34% and 106% greater in the green leaves that fell during typhoons than in senescent leaves. Mean nutrient inputs by litterfall were: N 83, P 3.2, K 25, Ca 71, Mg 19, Al 12, Na 10, Fe 0.86 and Mn 3.9 kg ha⁻¹ yr⁻¹, and differed significantly among years for all elements (p<0.0005) and among plots only for K (p<0.05) and Mn (p<0.0001). Typhoon disturbance strongly affected annual fine litterfall and related nutrient inputs, which contributed an average of 30% of the annual litterfall mass, and from 30% to 39% (for different nutrient elements) of annual total nutrient inputs. The results from this study suggest that typhoon-driven maintenance of rapid cycling of P and N and their high availability in soil appears to be an important mechanism to maintain productivity in the subtropical forest on Okinawa Island.     

贡嘎山峨眉冷杉林凋落物的特征

 研究了贡嘎山峨眉冷杉（Abies fabri）林凋落物量、凋落物特征及其N、P、K、有机碳的归还量,并探讨了它们在演替进程中的变化。结果表明,峨眉冷杉成熟林、中龄林和幼龄林的凋落物量依次为：2 809.925、2 787.086、2 043.585 kg·hm-2·a-1;其中N、P、K的归还量依次为：34.850、33.917、42.571 kg·hm-2· a-1。峨眉冷杉林凋落物量及其N、P、K的归还量较少,与我国其它森林区针叶林存在一定差异,而与美国西北部冷杉林相近。     

福建柏和杉木人工林营养元素积累与分配

对福建三明33a生福建柏和杉木人工林群落营养元素积累和分配进行了研究,结果表明:福建柏和杉木人工林群落乔木层生物量分别为228.8thm-2和235.1thm-2,N、P、K、Ca和Mg等5种元素总积累量分别为1283kghm-2和1060kghm-2,乔木层和群落5种元素积累量的大小顺序均为:K>N>Ca>Mg>P,5种元素总积累量在乔木层各器官的分配量顺序分别为:干材>枝>根>干皮>叶>枯枝、干材>根>干皮>叶>枝>枯枝。福建柏的营养利用效率低于杉木。虽然两种人工林生态系统94%以上的营养元素储存在土壤中,但是土壤中植物容易利用的有效营养元素储量较低,其中有效P在土壤中的储量低于植物中的储量。福建柏和杉木人工林33 a生时乔木层5种营养元素总和的当年存留量分别为30.75kghm-2和16.53kghm-2。     

广东南亚热带马占相思林呼吸量的测定

 采用红外CO2分析仪离体测定了鹤山丘陵马占相思(Acacia mangium)的树干、树枝、树叶和树根等器官的呼吸速率,根据管道模型理论(Pipe model theory),测出马占相思各木质器官直径频度分布的函数表达式、呼吸速率与直径的幂函数关系表达式和林木各器官呼吸量的表达式。结果表明：各木质器官的呼吸速率与直径呈负相关,林木各器官的呼吸量则与胸径和树高(D2H)呈正相关;马占相思林的年总呼吸量(乔木层)为47.51 tCO2·hm-2, 其中树干、树枝、树叶、树根分别占总量的23.1％、13.9％、48.7％和14.4％,树叶占总量的近一半。