内蒙古温带草原不同放牧强度和围栏封育对凋落物分解的影响

放牧和围封通过影响植物群落结构和土壤微环境来调控草地生态系统的碳循环。该研究在内蒙古温带草原设置轻度放牧后围封、轻度放牧、重度放牧后围封、重度放牧4种样地, 通过测定干旱年(2011年)和湿润年(2012年)地上、地下凋落物产量、质量及其分解速率和土壤养分含量, 分析不同放牧强度对凋落物形成和分解的影响, 以及围栏封育对生态系统恢复的作用。结果表明: 重度放牧地上凋落物产量和分解速率均高于轻度放牧。干旱年轻度放牧样地地下凋落物产量和分解速率高于重度放牧, 湿润年相反。短期围封显著提高了凋落物产量, 轻度放牧样地围封后地上凋落物分解速率和养分循环加快, 而重度放牧样地围封后地上凋落物分解减慢。因此, 与重度放牧相比, 轻度放牧草地的恢复更适合采用围栏封育措施; 而重度放牧草地的恢复可能还需辅以必要的人工措施。降水显著促进地上、地下凋落物形成和分解。地下凋落物的生产和分解受降水年际波动影响较大, 重度放牧草地对降水变化的敏感度比轻度放牧草地高。地上凋落物分解速率与凋落物N含量显著正相关, 与土壤全N显著负相关, 与地上凋落物C:N和木质素:N相关性不大; 地下凋落物分解速率与凋落物C、C:N和纤维素含量显著负相关。该研究结果将为不同放牧强度的草地生态系统恢复和碳循环研究提供理论依据。     

Litter dynamics of evergreen deciduous broad-leaved mixed forests and its influential factors in Shennongjia,China

凋落物是陆地生态系统的重要组成部分, 凋落物动态特征可以反映出生态系统的存在状况以及环境对植被的影响作用。为探究北亚热带常绿落叶阔叶混交林凋落物产量及现存量的动态及其影响因素, 该研究观测了神农架地区一处典型植被2009-2015年的凋落物产量及现存量, 据此分析其动态特征及其与气象因素的关系。研究结果表明: 该森林凋落物平均年产量及现存量分别为5.94 t·hm ^-2和10.46 t·hm ^-2, 2009至2014年均无明显年际变化趋势, 但在2015年均显著降低, 且当年倒春寒天数显著高于其他年份; 季节动态变化呈现双峰型, 峰值分别出现在3-5月和10月; 凋落物月产量与当月的前第1-4个月的月平均气温正相关, 与当月的前第8-10个月的月平均气温负相关, 且与当月的前第6-7及第10个月的月平均相对湿度负相关; 凋落物产量季节性指数平均值为0.032, 与年平均气温显著正相关。可见, 长时间倒春寒现象会显著影响凋落物年产量及现存量, 月平均气温和相对湿度对凋落物产量季节动态的影响有明显的滞后性, 且年平均气温对北亚热带主要森林类型的凋落物产量季节性指数有显著影响。     

神农架常绿落叶阔叶混交林凋落物动态及影响因素

凋落物是陆地生态系统的重要组成部分, 凋落物动态特征可以反映出生态系统的存在状况以及环境对植被的影响作用。为探究北亚热带常绿落叶阔叶混交林凋落物产量及现存量的动态及其影响因素, 该研究观测了神农架地区一处典型植被2009-2015年的凋落物产量及现存量, 据此分析其动态特征及其与气象因素的关系。研究结果表明: 该森林凋落物平均年产量及现存量分别为5.94 t·hm ^-2和10.46 t·hm ^-2, 2009至2014年均无明显年际变化趋势, 但在2015年均显著降低, 且当年倒春寒天数显著高于其他年份; 季节动态变化呈现双峰型, 峰值分别出现在3-5月和10月; 凋落物月产量与当月的前第1-4个月的月平均气温正相关, 与当月的前第8-10个月的月平均气温负相关, 且与当月的前第6-7及第10个月的月平均相对湿度负相关; 凋落物产量季节性指数平均值为0.032, 与年平均气温显著正相关。可见, 长时间倒春寒现象会显著影响凋落物年产量及现存量, 月平均气温和相对湿度对凋落物产量季节动态的影响有明显的滞后性, 且年平均气温对北亚热带主要森林类型的凋落物产量季节性指数有显著影响。     

柳杉凋落物在中国亚热带和热带的分解

柳杉(Cryptomeria fortunei)为我国特有种,具有很高的经济价值,而且在吸收二氧化碳和净化空气方面具有重要作用。为探究全球气候变暖对森林凋落物分解速率的影响,分别在中亚热带的千岛湖、南亚热带的鼎湖山和热带的尖峰岭,用分解袋法对柳杉凋落物进行分解实验,3个实验样地的主要差异为温度。结果表明:凋落物在3个样地的分解速率顺序为尖峰岭、鼎湖山、千岛湖,且不同样地之间的分解速率具有显著差异(P0.01)。在千岛湖样地分解速率常数k值与初始C/N呈显著相关(P0.05);在鼎湖山样地分解速率常数k值与初始碳含量呈极显著相关(P0.01);在尖峰岭样地,凋落物的分解速率常数k值与凋落物各初始化学元素含量相关性均不显著,推测可能是气候起主要作用。     

热带尖峰岭和亚热带千岛湖六种凋落叶的分解特征

选取亚热带6个树种马尾松(Pinus massoniana)、毛竹(Phyllostachys heterocycla)、水杉(Metasequoia glyptostroboides)、木荷(Schima superba)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)和苏铁(Cycas revoluta)的凋落物,在亚热带的千岛湖和热带的尖峰岭进行凋落物分解实验,研究不同气候带下凋落物的分解特征。两样地的年均气温和降水为主要差异,年均温差达3.0℃。结果表明:两个样地凋落物的分解速率顺序为:毛竹﹥木荷﹥青冈﹥马尾松﹥水杉﹥苏铁,尖峰岭样地6个树种95%分解所需的时间集中在3.22-8.81a,千岛湖样地95%分解所需的时间为4.61-14.27a。6种凋落物叶的分解速率尖峰岭显著大于千岛湖(P0.05)。用尖峰岭的气候条件来模拟千岛湖气候变暖后的状况,凋落物分解的分解速率将提高43.08%-95.65%,凋落物的95%分解时间将缩短30.15%-48.85%。凋落物分解的表观Q10在3.30-9.35之间。在千岛湖样地凋落物的分解速率(k值)与初始氮含量呈显著正相关(P0.05),与木质素含量呈显著负相关(P0.05);在尖峰岭样地,凋落物的分解速率与凋落物基质质量的各因子相关性均不显著。氮含量和木质素含量在中亚热带地区是预测凋落物分解和失重的良好指标,在热带地区气候因子对凋落物分解的控制作用较强于凋落物初始基质质量的控制作用。     

鼎湖山森林凋落物量及营养元素含量研究

 本文研究了鼎湖山南亚热带常绿阔叶林和针叶林的凋落物量及凋落物中主要营养元素(N、P、K、Ca、Mg)的含量。8年的测定结果表明,两个森林类型的年均凋落物量(t·ha-1)及凋落物中主要营养元素的含量(t·ha-1·yr-1)分别为：常绿阔叶林9.056,0.220;针叶林2.695,0.032。凋落物中叶、枝和花果的百分组成及凋落特征各异。鼎湖山南亚热带常绿阔叶林的年均凋落物量低于热带雨林而高于暖温带落叶阔叶林,说明不同气候带的森林类型,其凋落物量是有差异的。与针叶林相比较,常绿阔叶林的凋落物量较大,凋落物中主要营养元素的含量较高,凋落物的分解速率也较快,因此从提高森林的质量和增强森林的生态效益来考虑,在造林绿化上应提倡多营造常绿阔叶林或针阔叶混交林。     

氮、磷养分有效性对森林凋落物分解的影响研究进展

通过对相关研究文献的综述结果表明,氮(N)和磷(P)是构成蛋白质和遗传物质的两种重要组成元素,限制森林生产力和其他生态系统过程,对凋落物分解产生深刻影响。大量的凋落物分解试验发现在土壤N有效性较低的温带和北方森林,凋落物分解速率常与底物初始N浓度、木质素/N比等有很好的相关关系,也受外源N输入的影响;而在土壤高度风化的热带亚热带森林生态系统中,P可能是比N更为重要的分解限制因子。然而控制试验表明,N、P添加对凋落物分解速率的影响并不一致,既有促进效应也有抑制效应。为了深入揭示N、P养分有效性对凋落物分解的调控机制,"底物的C、N化学计量学"假说、"微生物的N开采"假说以及养分平衡的理论都常被用于解释凋落物分解速率的变化。由于微生物分解者具有较为稳定的C、N、P等养分需求比例,在不同的养分供应的周围环境中会体现出不同的活性,某种最缺乏的养分可能就是分解的最重要限制因子。未来的凋落物分解研究,应延长实验时间、加强室内和野外不同条件下的N、P等养分添加控制试验,探讨驱动分解进程的微生物群落结构和酶活性的变化。     

Spatial characteristics in decomposition rate of foliar litter and controlling factors in Chinese forest ecosystems

凋落物分解是森林生态系统碳循环的重要组成部分。建立中国森林凋落叶分解速率数据库, 分析凋落叶分解速率与其主要影响因素之间的关系, 对精确地预测中国森林生态系统碳收支具有重要意义。该研究通过收集已报道的中国森林凋落叶分解常数(k)及其相关变量, 分析探讨地理因素(纬度、经度和海拔)、气候因素(年平均气温和年降水量)、凋落叶质量(氮、磷、钾、木质素、木质素:氮和碳氮比)和叶特性(常绿与落叶、阔叶与针叶)对中国森林凋落叶分解速率的影响。结果表明, 在国家尺度上, k随年平均气温、年降水量、氮、磷和钾的增加而增加, 随纬度、经度、海拔、碳氮比、木质素和木质素:氮的增大而减小, 叶特性对k的影响不显著。气候与地理因素(年平均气温、年降水量和纬度)能解释k值变异的34.1%, 凋落叶质量(氮、钾、木质素和木质素:氮)能解释k值变异的21.7%, 它们能共同解释k值变异的74.4%。了解森林凋落叶分解速率在国家尺度上的格局和主控因素可为中国森林生态系统碳循环相关模型提供基础参数。     

鼎湖山森林凋落物量及营养元素含量研究

本文研究了鼎湖山南亚热带常绿阔叶林和针叶林的调落物量及凋落物中主要营养元素（Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ,Ｍｇ）的含量。８年的测定结果表明,两个森林类型的年均凋落物量及凋落物中主要营养元素的含量分别为：常绿阔叶林９．０５６,０．２２０;针叶林２．６９５,０．０３２。凋落物中叶,枝和花果的百分组成及凋落特征各异。鼎湖山南亚热带常绿阔叶林的年均凋落物量低于热带雨林而高于暖温带落叶阔叶林,说明不同气候带的森林类型,     

中国森林生态系统凋落叶分解速率的分布特征及其控制因子

凋落物分解是森林生态系统碳循环的重要组成部分。建立中国森林凋落叶分解速率数据库, 分析凋落叶分解速率与其主要影响因素之间的关系, 对精确地预测中国森林生态系统碳收支具有重要意义。该研究通过收集已报道的中国森林凋落叶分解常数(k)及其相关变量, 分析探讨地理因素(纬度、经度和海拔)、气候因素(年平均气温和年降水量)、凋落叶质量(氮、磷、钾、木质素、木质素:氮和碳氮比)和叶特性(常绿与落叶、阔叶与针叶)对中国森林凋落叶分解速率的影响。结果表明, 在国家尺度上, k随年平均气温、年降水量、氮、磷和钾的增加而增加, 随纬度、经度、海拔、碳氮比、木质素和木质素:氮的增大而减小, 叶特性对k的影响不显著。气候与地理因素(年平均气温、年降水量和纬度)能解释k值变异的34.1%, 凋落叶质量(氮、钾、木质素和木质素:氮)能解释k值变异的21.7%, 它们能共同解释k值变异的74.4%。了解森林凋落叶分解速率在国家尺度上的格局和主控因素可为中国森林生态系统碳循环相关模型提供基础参数。     

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。     

不同气候带间成熟林植物叶性状间异速生长关系随功能型的变异

为研究不同生物气候带内植物叶片大小与叶柄干重间的异速生长关系, 探讨不同植物功能型对叶内异速生长关系的效应, 在黑龙江呼中、吉林长白山、北京东灵山、浙江古田山、湖北神农架和四川都江堰6个地区, 选择典型地带性成熟林进行主要木本植物的叶片和叶柄性状的测定与统计分析。结果表明: 不同功能型和气候带植物叶片干重、面积、体积均与叶柄干重之间存在着显著的异速生长关系, 共同斜率分别为0.82、0.70和0.80, 均显著小于1.0。在相同叶柄干重下, 灌木较乔木支持更大的叶片体积, 但它们支持的叶片干重与叶片面积无显著差异; 常绿植物在给定叶柄干重下较落叶植物支持更高的叶片干重与体积, 但其支持的叶片面积小于落叶植物; 除神农架地区外, 在给定叶柄干重下, 亚热带的古田山、都江堰地区的植物较温带地区的植物支持更大的叶片干重、面积与体积, 而亚热带神农架地区的植物叶柄支持的叶片大小(面积、体积、干重)与温带地区相近。结果表明, 叶柄限制了叶片的不断增大(包括面积、体积和干重), 叶片和叶柄之间的异速生长关系受功能型、气候带及生境条件的影响。     

Litter production and accumulation in Pinus patula plantations of the Mpumalanga Province,South Africa

Litter accumulates on the forest floor in Pinus patula Schlechtd. et Cham. plantations in Mpumalanga, South Africa especially in high altitude sites, as a result of an imbalance between litter production and decomposition. To determine which factor caused this increase we measured litter production in an age series of P. patula growing at low and high altitude sites. Litter production was shown to increase with increasing stand. The average annual litter production figure ranged from 3.64 to 5.89 t ha-1 yr-1 measured over a two-year period, with maximum litterfall occurring from mid-winter to early spring. Litter accumulation, as measured by litter depth, ranged from 39 to 121 mm. No significant relationship existed between litter production and altitude; however, litter accumulation was shown to increase with increasing stand age and increasing altitude. Increased litter production was, therefore, not responsible for the accumulation of litter in high altitude sites.     

邢台西部山地种子植物区系地理研究

邢台西部山地位于河北太行山脉南段,共有野生种子植物93科、393属、823种。该区系地理成分复杂,具有明显的温带性质,也有一定的热带亲缘,中国特有种丰富。运用相似性系数,对该区与其它8个山地植物区系成分进行了比较分析。结果表明:邢台西部山地植物区系与太岳山和中条山区系相似性较高,与东灵山、小五台山、雾灵山和伏牛山的关系次之,与长白山和神农架的相似性较低。     

鼎湖山演替系列中代表性森林凋落物研究

研究鼎湖山演替毓中代表性森林－－季风常绿阔叶林（简称阔叶林）、针地混交林（简称混交林）和针叶林（或马尾松林）的调落物产量、组成特征和季节动态变化及其分解速率,结果表明：其年均调落物量（ｔ／ｈｍ＾２）分别为８．２８（７．５７～９．１２）、８．５０（７．８５～９．２６）和３．３１（２．４５～３．７４）;叶、枝和花果杂物的比例（％）分别为６１：１７：２２、６７：１６：１７和７８：４：１８;调落物的调落高     

Leaf litter decomposition characteristics and controlling factors across two contrasting forest types

两种不同森林类型叶凋落物分解特征及影响因子研究 叶凋落物分解为森林生态系统提供了重要的能量和养分来源。除传统的环境因素外,叶凋落物的降解过程也受到绿叶功能性状和叶凋落物基质质量的影响。然而,在群落水平上,绿叶功能性状和叶凋落物基质质量对不同森林群落叶凋落物分解的相对重要性仍不清楚。因此,本研究以北京东灵山地区7种典型森林群落类型的混合叶凋落物为研究对象,利用分解袋法通过360天的野外相似环境分解实验对叶凋落物的分解过程进行了研究。这些森林群落包括6种分别以胡桃楸(Juglans mandshurica)、青杨(Populus cathayana)、棘皮桦(Betula dahurica)、白桦(Betula platyphylla)、油松(Pinus tabuliformis) 和华北落叶松(Larix gmelinii var. principis-rupprechtii) 为优势种的单优种群落,以及一种以大叶白蜡(Fraxinus rhynchophylla)、蒙古栎(Quercus mongolica)和蒙椴(Tilia mongolica)为优势种的共优种群落。研究结果表明,不同森林群落之间叶凋落物分解速率存在显著差异。群落聚合的植物功能性状和叶凋落物基质质量分别解释了群落叶凋落物分解速率变异的35.60%和9.05%,两者交互作用解释率为23.37%,表明群落聚合的植物功能性状及其与叶凋落物基质质量的共同作用是影响群落叶凋落物分解速率变异的主要因素。通过冗余分析发现,叶片氮含量、叶干物质含量、叶片单宁含量和比叶面积能显著影响群落叶凋落物分解速率的变异。因此,在对群落水平上叶凋落物分解的研究应该关注群落聚合的绿叶功能性状对分解的影响。     

土壤微生物群落对枯落物输入的响应

枯落物分解在陆地生态系统物质循环能量流动中起着关键性作用,明确枯落物输入对土壤微生物群落的影响有助于理解土壤微生物生物多样性和陆地生态系统功能的相互关系。本文采用整合分析方法,以中国为研究区域,以不添加枯落物为对照组,探究土壤微生物(真菌、细菌、放线菌)及微生物生物量碳、生物量氮对枯落物输入的响应。结果表明:与不添加枯落物相比,添加枯落物后土壤微生物生物量碳、生物量氮分别显著增加3.9%和4.4%;土壤真菌PLFA、细菌PLFA及总微生物PLFA分别增加4.0%、3.1%和2.4%。枯落物输入对土壤微生物的影响受到气候条件、年降水量、植被类型及土壤酸碱度等因素的显著影响;不同气候类型下,土壤微生物对枯落物输入的响应呈现出亚热带季风气候区>温带季风气候区>温带大陆气候区的趋势,以及随着年降水量的增加呈现出先升高后降低的趋势;不同植被类型下,土壤微生物对枯落物输入的响应呈现出阔叶林>草地≈混交林>针叶林的趋势。     

Impact of soil mesofauna on the decomposition of two main species litters in a Pinus koraiensis mixed broad-leaved forest of the Changbai Mountains

In most terrestrial ecosystems, the majority of aboveground net primary productivity enters the decomposition system as plant litter. The decomposition of plant litter plays a critical role in regulating build up of the forest soil organic matter, releasing of nutrients for plant growth, and influencing the carbon cycling. Soil fauna are considered to be an important factor in the acceleration litter decomposition and nutrient transformations. Mechanisms of soil faunal contribution to litter decomposition include digestion of substrates, increase of surface area through fragmentation and acceleration of microbial inoculation into litter. The Pinus koraiensis mixed broad-leaved forest is one of the typical forest vegetation types in Changbai Mountain. Previously, major studies carried here were focused on climate, soil and vegetation; however, on litter decomposition and the role of soil fauna in this forest ecosystem were limited. In this paper, we conducted a litter decomposition experiment using litterbag method to explore the contribution of soil fauna on litter decomposition and provide a scientific basis for maintaining a balanced in P. koraiensis mixed broad-leaved forest in Changbai Mountains. During 2009 and 2010, we used litterbags with different mesh sizes to examine the decomposition of two dominant tree species (P. koraiensis, Fraxinus mandshurica) in studied site. The results showed that the process of litter decomposition can be separated into two apparent stages. The initial decomposition process at former six months was slow, while accelerated the final six months. The former six months (from October 2009 to April 2010) was winter and spring. There was low temperature and almost no activity of soil fauna and microbes. The final six months (from June to October 2010), decomposition rates increased. In summer and autumn, both temperature and moisture increases, abundance of soil fauna was much than before and was most active. The remaining mass of P. koraiensis was higher than that of F. mandshurica in two mesh size litterbags after 1 year decomposition, meanwhile litter in 2 mm mesh size litterbag had higher decomposition rate than that of 0.01 mm for two species litter. The Collembola, Acari, Enchytraeidae Lithobiomorpha and Diptera larvae were mainly fauna groups in the litterbags. The composition of soil fauna community was difference between P. koraiensis and F. mandshurica during litter decomposition. 24 different soil fauna groups and 1431 individual were obtained in P. koraiensis litterbags; Isotomidae, Tomoceridae and Oribatida were dominant groups; while 31 different soil fauna groups and 1255 individual were obtained in F. mandshurica litterbags; Isotomidae, Hypogastruridae Oribatida and Mesostigmata were dominant groups. The rate of litter decomposition was positively correlated with the individual and group density of soil fauna. Contribution rate to litter decomposition was 1.70% for P. koraiensis and 4.83% for F. mandshurica. Repeated measures ANOVA showed that litter species, time and soil fauna had a significant impact on the rate of litter decomposition (P < 0.05). Our results suggested that soil fauna could accelerate litter decomposition and, consequently, nutrient cycling in P. koraiensis mixed broad-leaved forest, Changbai Mountains.