LITTER FALL PRODUCTION IN RELATION TO ENVIRONMENTAL FACTORS IN NORTHEAST CHINA''S FORESTS

 在中国东北长白山、帽儿山、凉水、根河的主要森林类型中设置27个样地, 连续3年(2004~2006年)观测森林凋落物的生产量, 以研究我国东北地区森林凋落物产量及其与环境因子的关系。结果表明, 不同森林类型凋落物年产量存在显著差异, 针阔叶混交林显著高于落叶针叶林和常绿针叶林, 落叶针叶林、常绿针叶林、落叶阔叶林和针阔叶混交林的年平均产量分别为2 337、2 472、3 130和4 146 kg&;#8226;hm^–2; 树叶、枝条、繁殖器官和其它组分占总凋落量的平均比例为71%、22%、6%和1%, 不同森林类型凋落物组分的比例差异较大。森林凋落物产量主要受温度限制, 降水、森林类型和群落结构无显著影响。不同组分凋落物量的影响因素不同: 树叶凋落量主要受温度和森林类型的影响; 枝条凋落量主要受降水和蓄积量的影响; 而繁殖器官凋落量则与树种的繁殖特性以及年降水有关。各组分占总凋落量的比例主要受降水影响, 树叶占凋落物比例随降水增加而下降, 枝条所占比例很小, 表现出与叶相反的变化趋势。     

中国森林凋落量时空分布特征

通过构建全国尺度上森林叶凋落量和总凋落量与年平均温度、年平均降雨量和实际蒸散量的关系模型,应用地统计学分析方法,并结合遥感解译的森林覆盖信息,分析2001、2006和2012年中国森林叶凋落量和总凋落量的空间分布及其变异格局.结果表明: 与年平均温度和降雨量相比,区域尺度上实际蒸散量对森林叶凋落量和总凋落量有更好的解释预测关系;分布于中南地区的常绿阔叶林的年凋落量最高,为636.2 g·m^-2,分布于东北地区的温带落叶阔叶林的年凋落量范围为339～385 g·m^-2,其中,森林叶凋落量约占总凋落量的70％.2001、2006和2012年,全国森林凋落总量分别为801、865和1032 Tg,呈明显增长趋势,而基于遥感图像解译的森林年覆盖率分别为18％、20％和24％,呈增长趋势.我国人工林面积的迅速增加和林分生长,极大影响了森林凋落物量及其动态变化,进而对森林生态系统物质循环产生重要影响.     

西南干旱对哀牢山常绿阔叶林凋落物及叶面积指数的影响

为探讨2010年初西南干旱对这一地区原生植被林冠和凋落物量的影响,以及这一地区凋落物量和气候条件之间的关系,对比研究了哀牢山亚热带常绿阔叶林2010年和一般年份的凋落物特征以及各层的叶面积指数,并分析了凋落物量和气候因子之间的关系.2010年凋落物总量和往年相比无显著差异,但是叶凋落总量、旱季凋落物总量、旱季叶凋落量为历年来最高,其中旱季叶凋落物量比一般年份平均高35.2％ (0.81 t/hm2).而2010年附生苔蘚年凋落量为历年来最低.2010年最旱月的乔木层和灌木层叶面积指数和2005同期相比无显著差异,但是草本层叶面积指数却极显著低于2005年同期.因此,2010年初西南干旱尽管使哀牢山常绿阔叶林旱季落叶增加,但还没有到显著影响冠层叶面积指数的程度.而草本层和附生苔藓的生长则受到了干旱事件的显著影响.此外,哀牢山常绿阔叶林年总凋落量和年降水量显著正相关,而和年均温却不相关,表明该亚热带森林凋落物量主要由降水而非温度决定.     

东北地区主要森林生态系统凋落量的比较

以东北地区不同纬度带上4个区域内的典型森林类型为研究对象,采用直接收集法对森林凋落量进行连续3年的观测研究,结果表明,同一地区不同林型间的年凋落量差异显著,凋落量年变化不显著;落叶量占总量的比例最大,在70%以上,落枝和花果皮各占总量的20%以下,落枝量和落叶量之间存在正相关关系,相关系数为0.82;长白山区5种森林类型不同时期内凋落量统计结果显示,秋、冬季的凋落量明显大于春、夏季,前者为后者的2.62～9.14倍.不同凋落组分之间凋落动态不同,落叶以秋季为主,落枝和花果皮则年内分布比较均匀.同一林型的凋落量随纬度增加而减少,并建立了总体森林凋落量和白桦凋落量随纬度变化的数学关系式;总体森林凋落量和白桦林凋落量与温度均呈正相关,相关系数分别为0.95和0.91.     

中亚热带4种森林凋落物量、组成、动态及其周转期

为研究亚热带次生林保护对森林生态系统养分循环等功能过程的影响。采用凋落物直接收集法,比较湘中丘陵区3种次生林(马尾松+石栎针阔混交林、南酸枣落叶阔叶林、石栎+青冈常绿阔叶林)和杉木人工林的凋落物量、组成特征及其周转期。结果表明:4种林分年凋落物量在414.4—818.2 g m-2a-1之间,3种次生林显著高于杉木人工林,3种次生林两两之间差异不显著,落叶对林分凋落物量的贡献最大,占林分凋落物量的59.9%—66.6%。杉木人工林和南酸枣落叶阔叶林的凋落物量月动态变化呈"双峰型",马尾松+石栎针阔混交林、石栎+青冈常绿阔叶林呈"不规则型"。优势树种的凋落物量对其林分凋落物量的贡献随林分树种多样性的增加而下降,杉木、马尾松凋落物量的月动态与其林分凋落物量的月动态基本呈一致变化趋势,但南酸枣、青冈、石栎没有一致的变化趋势。杉木人工林凋落物分解率最低(0.31),周转期最长(3.2 a),南酸枣落叶阔叶林分解率最高(0.45),周转期最低(2.2 a),凋落物的分解速率和周转随林分树种多样性增加而加快。可见,次生林凋落物量大,且分解快,周转期短,有利于养分归还和具有良好地力维持的能力。     

重庆酸雨区马尾松林凋落物特征及对干旱胁迫的响应

气候变化导致干旱等极端气象事件增多,这将和酸雨等环境胁迫一起影响森林健康.在重庆铁山坪于2010年监测了酸雨区受害马尾松林的凋落物数量和组分特征及其对土壤水分的响应.结果表明:马尾松林月凋落物量呈“双峰”模式,第1高峰出现在8-9月份伏旱期,第2高峰出现在冬季休眠的12月份;枯死针叶占年凋落物总量的48.42％,凋落物组分比例为针叶＞树枝＞阔叶＞有机碎屑＞树皮及球果;除阔叶凋落物外,其它组分凋落物在伏旱期均明显增加,与土壤湿度显著负相关,特别是30-40 cm和40-50 cm土层;此外,马尾松林凋落物量还与表征气象干旱的气象指标显著相关.和健康森林相比,酸雨区受害林木的细根数量变少和分布变浅导致马尾松林针叶的年形成量与凋落量减少,但枝凋落量及其占总凋落量的比例增大;凋落发生对于旱胁迫更加敏感,年凋落物量的时间分布更集中在伏旱期;酸雨和干旱的双重胁迫将进一步恶化研究地区的森林健康状况.     

神农架巴山冷杉天然林凋落量及养分特征

研究了湖北神农架巴山冷杉 (Abies fargesii) 天然林凋落物量、凋落物N、P、K、Ca、Mg的含量及其归还量。结果表明:巴山冷杉天然林的年凋落量为5702.99kg·hm-2;巴山冷杉林的凋落 物组成比较丰富, 主要有落叶、落枝、球花、球果和其他5部分, 其中以落叶为多, 占总凋落量的46.00%;凋落量的月变化模式呈双峰型, 分别在2006年10~11月和2007年4~5月达到峰值;凋落物养分含量的大小顺序为:N>K>Ca>P>Mg;N、P、 K、Ca、Mg的年归还量分别为:39.1063、4.5346、13.4367、5.4965和0.0911kg·hm-2;就凋落物各组分的养分年归 还量而言, 落叶的养分归还量远远大于其余组分的养分归还量, 占总归还量的52.65%。因此, 不论凋落量还是养分归还量, 巴山冷杉林凋落物中的落叶都占绝对优势。     

磨盘山天然次生林凋落物数量及动态

以磨盘山5.76hm2天然次生林群落固定监测样地为平台,均匀布设144个凋落物收集器,于2006年每月末(4—11月)连续收集其凋落物,用以分析群落尺度上的凋落物产量、组成及时空变化。结果表明,天然次生林年凋落量为3039.6 kg/hm2,以凋落叶(2499.2 kg/hm2)所占的比例最大,占年凋落量的82.22%,而凋落枝仅占年凋落量的9.92%,花果皮等所占比例更小,占总量的5%以下。1a内,凋落物收集器内共收集到42种树木的凋落叶,占样地内树种总数(46种)的91.30%,其中花曲柳(Fraxinus rhynchophylla)、核桃楸(Juglans mandshurica)和蒙古栎(Quercus mongolica)3个树种的凋落叶占落叶总量的82.97%,为叶凋落量的主要来源。不同收集器之间凋落量存在较大差异,99个收集器的年凋落量在200—400 g,2个收集器超过600 g;单个收集器全年最多可收集到19种树种的凋落叶,收集到凋落叶种数12种的收集器最多(29个)。凋落量月动态呈单峰型,69.78%的凋落量产生于9—10月份,叶凋落量月动态与凋落总量变化相同。落叶以秋季为主,但树种间叶凋落节律存在差异,其中核桃楸叶的凋落高峰集中在8—9月,花曲柳和春榆(Ulmus japonica)集中在9—10月,色木槭(Acer mono)为10月,蒙古栎叶为10—11月。     

6种温带森林凋落量年际及年内动态

森林凋落物量及其组分因生态系统结构特征和环境变化而表现出明显的时间动态,从而影响森林生态系统物质循环和生态服务功能。连续6年观测帽儿山地区6种温带森林凋落物量及组份的时间动态、温度和降雨量等气象因子,旨在深入了解该地区森林生态系统的物质循环过程及调控因子。结果表明:6种森林的年落凋落量差异显著,平均值依次为:蒙古栎林(4.60 t/hm~2)﹥杂木林(4.21 t/hm~2)﹥硬阔叶林(4.03 t/hm~2)﹥红松林(3.95 t/hm~2)﹥杨桦林(3.89 t/hm~2)﹥落叶松林(3.85 t/hm~2)。各森林年凋落量的年际变化表现为"升高-降低"交替波动模式,但总体上呈上升趋势。凋落物各组份的年际变化不同,枝凋落量变化较为稳定;叶凋落量与凋落总量一致,升高-降低波动明显;繁殖器官及其他凋落量随林龄增加而增加。各森林凋落物量的年内变化呈单峰曲线波动,最大值出现时间因林型而异。枝凋落量在年内表现为双峰曲线模式波动;叶凋落量年内呈单峰曲线模式波动,并与凋落总量年内动态一致;繁殖器官与其他凋落量年内动态波动平缓,无明显凋落峰值。降雨量显著影响年凋落物量(P0.05),分别解释了凋落总量、叶凋落量90%、87%变化。平均温度、积温和总降雨量显著影响凋落量年内动态,总降雨量的影响作用最为突出。因此,除林分自身的生物学特性外,降雨是影响该温带森林凋落量年内、年际动态的重要因素。     

古田山常绿阔叶林凋落量时间动态及冰雪灾害的影响

2006年10月至2009年12月期间,我们通过对古田山24 ha常绿阔叶林动态样地169个种子雨收集器的凋落物进行烘干、分类、称量和数据分析,研究了凋落量的组成特征和时间动态,以及受2008年2月特大冰雪灾害的影响.2007年和2009年凋落量分别为532.05 g/m2和375.17 g/m2,年际变化显著,这与2008年的冰雪灾害有关.2007年古田山常绿阔叶林各组分在凋落量中所占比例依次为:叶(78.99%)>枝(14.69%)>皮(3-33%)>其他(2.99%);叶凋落量中各组分所占比例依次为:常绿阔叶树种叶(78.70%)>落叶阔叶树种叶(12.37%)>针叶树种叶(8.92%),其中甜槠(Castanopsis eyrei)、木荷(Schima superba)、马尾松(Pinus massoniana)和短柄袍(Quercus serrata vat.brevipetiolata)4个优势种年凋落量合计占叶凋落总量的71.36%,它们的动态直接影响着凋落总量的变化格局.凋落量高峰发生在春季(4月)和秋冬季(10月末至12月初),其中总凋落量、叶凋落量动态呈双峰型,枝条凋落量和树皮凋落量动态为不规则峰型,其他凋落量动态为单峰型.冰雪灾害后总凋落量、叶凋落量、枝条凋落量显著减少(P<0.05),其中甜槠、杨梅叶蚊母树(Distylium myricoides)叶凋落最显著减少(P<0.05)、木荷叶凋落量减少达到边缘显著水平(P<0.1),这也反映了冰亏灾害期间森林群落的受损情况.其他凋落量(主要成分为虫粪)在4B份增加极其显著(P<0.01),说明灾后植物的枝叶出现了补偿性生长.