秦岭巴山冷杉林粗死木质残体研究

 对秦岭巴山冷杉林粗死木质残体的研究表明：1)林内粗死木质残体的现存量为15.848t·hm-2,平均死亡增枯量1.877t·hm-2·a-1,平均分解量1.310t·hm-2·a-1,周转时间约为12.09年;2)粗死木质残体在碳素和养分的保持方面具有一定作用,在野生动植物生境构成中的作用较大。     

鼎湖山季风常绿阔叶林粗死木质残体的研究

在3次样地调查的基础上对鼎湖山季风常绿阔叶林内粗死木质残体的贮量、输入量进行了研究,并通过比较林窗范围内土壤养分含量,初步评述了粗死木质残体在森林生态系统养分循环中的作用。研究结果表明:1)季风常绿阔叶林粗死木质残体的贮量为25.278t·hm~(-2),立木、倒木、大枝所占的比例分别为32.02％、49.62％和18.36％;2)1994～1999年间群落的死亡率为24％·a~(-1),死亡个体以胸径小于5cm的为主,粗死木质残体的平均输入量为4.128t·hm~(-2)·a~(-1);3)倒木主体所在的样方土壤有机质和速效钾的含量较高。     

西双版纳热带季节雨林的粗死木质残体及其养分元素

对西双版纳热带季节雨林的粗死木质残体及养分元素贮量进行了研究。结果表明,西双版纳热带季节雨林粗死木质残体的贮量为16.2 t·hm^-2,约占地上活体生物量的4%左右。其中枯立木占32.5%,倒木占33.2%,倒木残体占12.6%,大枝占21.7%。本研究的粗死木质残体贮量低于巴西和东南亚的热带雨林,处于全球热带雨林的下限。粗死木质残体的氮、磷、钾、钙、镁5种元素的贮量分别为61.8、3.4、30.4、118.3和16.5 kg·hm^-2。其中倒木所占比例最大,为31.9%～44.8%;枯立木次之（21.5%～28.7%）;倒木残体占10.3%～25.5%;3个径级的大枝占14.4%～28.9%。枯立木的C/N、C/P和N/P要高于倒木、倒木残体和大枝。     

暖温带落叶阔叶林碳循环的初步估算

 森林生态系统碳循环过程与大气中二氧化碳含量有密切的关系,直接影响着大气成分的组成,进而对全球气候变化有重要影响。以我国暖温带落叶阔叶林生态系统近10年的定位研究为基础,初步建立了该类生态系统碳循环数值模式。结果表明：暖温带落叶阔叶林典型生态系统每年从外界主要是大气中吸收的碳是10.3 t·hm-2·a-1,植物呼吸释放到大气中的碳通量为5.5 t·hm-2·a-1。森林植物干物质积存的碳量为4.8 t·hm-2·a-1,通过凋落物分解释放到大气中的碳通量为2.46 t·hm-2·a-1。森林同化的碳绝大部分以活生物呼吸和凋落物分解的形式释放到大气中去了,存留在活生物体和凋落物中的很少。通过对碳现存量的研究发现,所研究的森林生态系统碳现存量为165.05 t·hm-2,其中活生物体碳现存量为61.2 t·hm-2,死生物体碳现存量为104.05 t·hm-2 (包括土壤中碳),土壤碳现存量为96 t·hm-2。土壤碳储量占总碳储量的58%,土壤是该地区森林生态系统主要的碳库,森林生态系统土壤中碳储量的变化必然引起整个区域碳储量整体动态的变化。     

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     

鼎湖山黄果厚壳桂粗死木质残体的分解

通过建立时间序列法、测定粗死木质残体的密度变化,研究鼎湖山黄果厚壳桂粗死木质残体三个直径(5~10cm、10~20cm和20~30cm)的分解过程,探讨粗死木分解过程中C、N元素及其C/N比值与分解速率的关系。结果表明粗死木质残体的分解常数K值随直径的增加从0.2225a-1呈指数降低到0.1257a-1,由粗死木质残体在分解过程中密度变化得出三个直径从小到大分解95%所需的时间分别为13a、19a和24a;黄果厚壳桂粗死木质残体在分解过程中不存在时滞效应,其树皮和心材的分解速度也相近,用单因素数指数方程能准确反映黄果厚壳桂的分解过程;与高纬度地区比较,鼎湖山黄果厚壳桂粗死木残体的分解速率常数K值显著高于前者。还就粗死木残体基质组成和性质、气候与环境条件、生物等因素对粗死木分解速率的影响进行了详细的讨论。     

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。     

鼎湖山南亚热带森林细根生产力与周转

 报道了鼎湖山季风常绿阔叶林和针阔叶混交林群落0～40cm土层中细根(≤2mm和2～5mm)的现存量、死亡量、生产力和周转率,并比较了用“连续钻取土芯法”和“埋无根土柱法”来估算表层土(0～20cm)细根生产力的差异。结果表明：在0～40cm土层中,季风常绿阔叶林≤2mm和2～5mm细根现存量分别为6.59t·hm-2和4.81t·hm-2,死根比率各为29.9％和22.9％;针阔叶混交林≤2mm和2～5mm细根现存量分别为5.35t·hm-2和4.24t·hm-2,死根比率各为34.4％和24.0％。细根现存量的季节性变化不显著。季风常绿阔叶林细根年分解量、年死亡量和年净生产力分别为0.90,1.59,2.65t·hm-2·a-1 (≤2mm)和0.41,0.63,1.25t·hm-2·a-1(2～5mm),针阔叶混交林的相应数值各为0.80,1.4l,2.42t·hm-2·a-1(≤2mm)和0.37,0.62,1.21t·hm-2·a-1(2～5mm)。季风常绿阔叶林细根年周转率为0.57 (≤2mm)和0.34次·a-1(2～5mm),针阔叶混交林分别为0.69(≤2mm)和0.38次·a-1(2～5mm)。     

温带森林生态系统粗死木质物动态研究——以中美两个温带天然林生态系统为例

通过对我国长白山自然保护区红松针阔混交林和美国Andrews试验林异叶铁杉林的林木死亡量、粗死木质物(CWD)贮量、分解速率和它们在生态系统养分循环等方面动态研究表明,CWD是温带天然林生态系统的重要组成部分,它们在生态系统功能方面的重要性,因森林类型的不同而不尽相同,CWD在针叶林中比针阔混交林中更为重要。CWD在生态系统养分循环中的一个重要作用,很可能在于系统遭受重大外界扰动后,起到贮藏养分,增加系统稳定性的作用。未来全球森林凋落物C贮量估测时,应该包括CWD,否则将低估全球森林凋落物C贮量2.0—16×10~(13)kg,系统相对误差达2—10％。     

哀牢山湿性常绿阔叶林和次生林木质物残体的组成与碳贮量

研究了哀牢山山地湿性常绿阔叶林和3个主要次生演替类型(栎类萌生林、滇山杨林和旱冬瓜林)木质物残体的组成和碳贮量特征.结果表明:哀牢山徐家坝地区原生森林(常绿阔叶林)木质物残体的碳贮量达36.56t.hm-2,树种组成以腾冲栲、木果石栎和景东石栎等为主,多数是直径≥10cm的大径级、处于中等分解状态的倒木.这主要是由于该区常年潮湿温凉,木质物残体中占优势的壳斗科倒木的材质坚硬,难以分解.3类次生林木质物残体的碳贮量在1.2～5.0t.hm-2,为栎类萌生林>滇山杨林>旱冬瓜林,表现出木质物残体碳贮量随群落演替进程而逐渐增加的趋势.     

Coarse Woody Debris Stimulates Soil Enzymatic Activity and Litter Decomposition in an Old-Growth Temperate Forest of Patagonia, Argentina

In most temperate forest ecosystems, tree mortality over time generates downed logs that accumulate as coarse woody debris (CWD) on the forest floor. These downed logs and trunks have important recognized ecosystem functions including habitat for different organisms and long-term organic C storage. Due to its recalcitrant chemical composition and slow decomposition, CWD can also have direct effects on ecosystem carbon and nutrient turnover. CWD could also cause changes indirectly through the physical and chemical alterations that it generates, although it is not well-understood how important these indirect effects could be for ecosystem processes and soil biogeochemistry. We hypothesized that in an old-growth mature forest, CWD affects carbon and nutrient cycles through its “proximity effects”, meaning that the forest floor near CWD would have altered soil biotic activity due to the environmental and biogeochemical effects of the presence of CWD. We conducted our study in an old-growth southern beech temperate forest in Patagonia, Argentina, where we estimated and classified the distribution and mass, nutrient pools and decay stage of CWD on the forest floor, and evaluated its impact on litter decomposition, soil mites and soil enzymatic activity of carbon and phosphorus-degrading enzymes. We demonstrate here that CWD in this ecosystem represents an important organic carbon reservoir (85 Mg ha^?1) and nitrogen pool (0.42 Mg ha^?1), similar in magnitude to other old-growth forests of the Northern Hemisphere. In addition, we found significant proximity effects of CWD, with increased C-degrading soil enzyme activity, decreased mite abundance, and more rapid litter decomposition beneath highly decayed CWD. Considered at the ecosystem scale in this forest, the removal of CWD could cause a decrease of 6% in soil enzyme activity, particularly in the summer dry season, and nearly 15% in annual litter decomposition. We conclude that beyond the established importance of CWD as a long-term carbon reservoir and habitat, CWD contributes functionally to the forest floor by influencing the spatial heterogeneity of microbial activity and carbon and nutrient turnover. These proximity effects demonstrate the importance of maintenance of this ecosystem component and should be taken into consideration for management decisions pertaining to carbon sequestration and functional diversity in natural forest ecosystems.     

Preliminary Studies on the Litterfall and Coarse Woody Debris in Mid-Mountain Humid Evergreen Broad-Leaved Forest in Ailao Mountains

The composition and amount of the litterfall and coarse woody debris (CWD), their time and space distribution and the element return were studied in mid-mountain humid ev-ergreen broad-leaved forest in Ailao Mountain in Yunnan, China. The average litterfall (leaves, wood (< 2.5 cm diameter), flower, fruit and mixed matter) was (6.77± 1.43) t/(hm2 · a) while the large wood litterfall () 2.5 cm diameter) was (0.45±0.18) t/(hm2 · a). There were two marked peaks of annual litterfalh the main one from April to May and the second one from October to November. The standing crop of CWD in the forest was 98.46 t/hm2, in which logs made up to 85.8% of the total. As the CWD was not well-distributed in the forest, it increased the diversities of structure and site in the forest ecosystem. The total storage of C, N, P, K, Ca, Mg, Mn, A1 and Fe in the CWD was 48699 t/hm2, but return of elements to the forest ground in the litterfall only made up 7.77% of the nutrient storage of the CWD.     

广州三种森林粗死木质残体（CWD）的储量与分解特征

粗死木质残体(Coarse Woody Debris, CWD)对森林生态系统的稳定性具有不可忽视的贡献.对广州3种森林CWD的储量与分解特征进行了调查分析,结果表明:(1)CWD储量及其与相应森林总生物量比值均表现为常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林;枯立木与倒木为CWD的主要成分,其中,针叶CWD主要物种为马尾松(Pinus massonianai),阔叶CWD物种主要为荷木(Schima superba)与黄杞(Engelhardtia chrysolepis)等.(2)CWD径级主要集中在<10cm的范围内,存在状态主要为中级腐烂状态,干扰与竞争是3种森林CWD产生的主要因素.(3)针叶林、针阔混交林与常绿阔叶林CWD的分解常数k分别为0 0244、0.0407和0.0487,即分解速率为常绿阔叶林>混交林>针叶林;随着CWD的分解,N、P与木质素的含量逐渐升高,C、C/N与木质素/N呈降低趋势.     

西双版纳热带季节雨林粗木质物残体储量及其空间分布

粗木质物残体(CWD)在森林生态系统的物质循环和碳动态中发挥着重要作用,但目前国内对热带地区CWD储量与其空间分布关系上的研究还处于起步阶段。对西双版纳1hm2热带季节雨林样地调查发现,≥10cm的粗木质物残体占森林总凋落物量的68.02%,其中45.72%的CWD处于腐解中后期。由于多数大径级的CWD分布于15°～25°的坡地上,且其饱和持水力随腐解等级的增加而上升,因此,CWD将有助于改善坡地生境下的水肥条件。CWD的分布受风向和本地湿热环境的影响,但掉落指向则更倾向于随机过程。CWD产生和分布上的普遍性有可能对森林生境异质性和生物多样性产生重大影响。     

杉木人工林C库与C吸存的动态研究

对湖南会同10年生、14年生杉木人工林C库和C吸存的动态研究结果表明,杉木人工林生态系统的C库主要由植被层、死地被物层、土壤层组成的,按其C库大小顺序排列为土壤层>植被层>死地被物层。10年生、14年生杉木林生态系统的C库分别为120.52和171.40t.hm-2,具有一定的年龄阶段和地带性特点。随着杉木林年龄的增长,乔木层C贮量的优势逐渐加强,从10年生的30.38t.hm-2增加到14年生的61.24t.hm-2,分别占总C库的25.21%和38.50%,树干C贮量占林分C贮量的比例最大,可达47.17%以上,并随杉木林年龄的增长而明显增强,分布在枝、叶、皮和根中的C贮量占48.11%以上,地上部分的C贮量占总C贮量的84.73%以上。10年生和14年生林地土壤层(0~60cm)的C库分别为88.21和108.20t.hm-2,占生态系统总C库的63.13%以上,土壤表层(0~15cm)的C储量分别占土壤总C库的36.57%和34.26%,土壤0~30cm层中的C储量分别占土壤总C库的63.44%和61.05%。地上部分C贮量与地下部分C贮量之比为10年生时为1∶3.53,14年生时为1∶2.22。10年生和14年生杉木人工林生态系统的年净固定C量分别为5.488和9.285t.hm-2.a-1。湖南省现有杉木林植被C库为0.1916×108t,潜在C库为1.4710×108t,C吸存潜力为1.2794×108t,湖南省现有杉木林植被的C库仅为其潜在C库的13.03%,低于全国水平26.46%。     

南亚热带典型森林演替类型粗死木质残体贮量及其对碳循环的潜在影响

森林生态系统中的粗死木质残体(Coarse woody debris, CWD)不仅能够为其它生物提供生境,维持森林结构,而且对生物地球化学循环起着不可忽视的作用,CWD作为森林生态系统中重要的结构和功能元素,已经引起广泛关注。然而,华南地区典型亚热带森林生态系统中CWD的结构和功能方面的研究很少。该文报道了鼎湖山自然保护区内典型南亚热带森林生态系统中CWD的贮量及其特征,所选择的森林包括马尾松(Pinus massoniana)林、针阔叶混交林和季风常绿阔叶林,它们分别代表该气候区域内处于森林演替早期、中期和后期3个阶段的森林类型。其中马尾松林和针阔叶混交林都起源于20世纪30年代人工种植的马尾松纯林,由于长期受到包括收割松针、CWD和林下层植物等在内的人为活动的干扰,到2003年调查时马尾松林仍属于针叶林;而混交林样地自种植之后就未受到人为活动的干扰,自然过渡为针阔叶混交林类型。人为干扰对马尾松人工林的结构和功能产生了巨大的影响,马尾松林的生物量仅为针阔叶混交林生物量的35%。组成马尾松林、针阔叶混交林和季风常绿阔叶林CWD的树种数量分别为7、18和29;马尾松林中几乎没有CWD存在(贮量仅为0.1 Mg C·hm^-2),针阔叶混交林CWD的贮量为8.7 Mg C·hm^-2,季风常绿阔叶林CWD的贮量为13.2 Mg C·hm^-2,分别占地上部分生物量的9.1%和11.3%;针阔叶混交林和季风常绿阔叶林中只有将近10%的CWD以枯立的方式存在。该区域内CWD的分解速率较快,在区域碳循环中将扮演重要角色,保留林地中的CWD是维持本区域森林生产力和森林可持续管理的重要举措。     

鼎湖山锥栗粗木质残体的分解和元素动态

选取锥栗(Castanopsischinensis)粗木质残体(coarsewoodydebris,CWD)的3个径级(径级1-3分别为5-10cm,10-20cm和20-30cm),并且将每个径级的锥栗粗木质残体分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5个分解阶段。通过测定锥栗粗木质残体3个径级的Ⅰ-Ⅲ阶段的7种化学元素(C、N、P、K、Ca、Na、Mg)的浓度和CWD密度变化来研究其分解过程中的元素动态、分解速率及其分解过程中基质质量的变化。到分解阶段Ⅲ时,3个径级的重量与原来相比分别损失了36%、48%和43%。元素N、P、Mg、Ca、Na的浓度升高。元素N的累积可能和锥栗粗木质残体中寄生着固氮细菌和真菌有关。元素P、Mg、Ca、Na的浓度升高则可能是由于这4个元素因淋溶流失的速度小于锥栗粗木质残体质量的损失速度,造成元素积聚,元素C、K的浓度降低。N/P比值是较好的分解指示指标。虽然存在元素的净释放,但是由于C和其它主要元素的释放速率较慢,因而锥栗粗木质残体是森林中重要的C库和长期的元素来源。