阔叶红松林不同演替阶段凋落物产量及其稳定性的影响因素

凋落物产量是生态系统净初级生产力的重要组分, 也是连接地下与地上生态过程的关键环节。但在森林演替进程中, 生物多样性、林分因子、功能性状如何共同影响凋落物产量及其时间稳定性, 其机理有待进一步研究。该文在阔叶红松(Pinus koraiensis)林分布的北界黑龙江胜山保护区, 选择从演替早期到红松原始林的4个演替(或发育)阶段, 连续3年测定凋落物产量, 以3年凋落物产量的变异系数的倒数(1/CV)反映其稳定性。采用层次划分和变异分离等方法研究林分因子(最大树高、胸径、胸高断面积、林冠空隙度)、群落水平功能性状(叶碳、氮含量及比叶面积)和乔木多样性(物种、功能、谱系多样性)对凋落物产量及其稳定性的相对作用大小。结果表明, 演替早期凋落物产量显著低于后3个演替阶段, 从演替中期至演替晚期凋落物产量无显著差异。凋落物产量的稳定性随演替进展显著提高。对变量重要性的评价表明, 凋落物产量主要受林分因子(最大树高、胸高断面积、林冠空隙度)和性状(叶碳含量)的影响, 物种丰富度也起一定作用; 而功能多样性对于凋落物稳定性的作用最大, 其次是林分因子(如最大胸径)。生物多样性对凋落物产量的独立解释力仅为0.41%, 而对其稳定性的独立解释力为33.12%, 说明多样性对凋落物稳定性有着独立于林分因子、性状之外的重要作用。同时, 林分因子、生物多样性、性状之间存在较强的协同作用(最高达53.8%), 说明这3种因素共同作用于凋落物产量及其稳定性。研究结果表明, 森林的恢复演替不仅能提高森林生产力, 还可有效提高生态系统稳定性, 因此, 保护原始林及促进森林恢复演替是提高生态系统功能的有效手段。

Abiotic and biotic modulators of litterfall production and its temporal stability during the succession of broad-leaf and Korean pine mixed forest

Aims Litterfall is an important component of ecosystem net primary productivity, and a key link between above- and below-ground carbon processes. However, it remains unclear how biodiversity, stand factors and functional traits work together in affecting litterfall production and its temporal stability during forest succession.