森林生态系统中的粗死木质残体及其功能

粗死木质残体（Coarse Woody Debris,CWD)是指所有地上和地下小头直径＞2．5cm的死木质物,林分中CWD主要来源于个体的死亡和干扰所造成的死亡,在森林群落的生长发育过程中,CWD的数量变化呈“U”型,CWD的分解是动物和微生物吸收吸收养分,淋溶和自然破碎综合作用的结果,CWD的分解过程就是其发挥功能的过程,在此过程中各阶段都会有不同类型的生物群体利用其提供生境食物;CD具有吸收和释放养分的能力,是植物生长的营养库,是森林树木更新的良好介质;CWD是许多陆生生物和水生生物的食物来源,栖息地,避难所,哺育地,迁移通道等,在生物多样性保持方面发挥着不同替代的,在CWD的形成过程产生了林窗斑块,推动了森林生态系统的小循环,因此,CWD是森林生态系统中重要的结构性和功能性组成要素,在保持森林生态系统和水生生态系统的生物多样性及其生态过程完整性等方面起着不可替代的作用,应当给予了充分的重视。     

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.     

森林粗死木质残体的概念及其分类

森林粗死木残体 (Coarse woody debris,CWD)在不同的文献中有不同的定义 ,没有通用而确切的概念用来描述 CWD,对研究结果的比较造成了很大障碍。 2 0世纪 90年代以来 ,随着景观生态学的发展 ,以及对 CWD生态功能的深入研究 ,国外的森林管理和研究机构 (例如 USDA Forest Service和 L TER)为了把 CWD放在区域以及景观尺度上进行比较 ,对 CWD的概念等进行了统一 ,将其直径标准由原来的≥ 2 .5 cm调整到≥ 10 cm,但是我国在此方面还没有与国际接轨 ,仍采用旧标准 (≥ 2 .5 cm ) ,这样的研究结果难于和国外进行比较 ,不利于我国 CWD的长期深入研究。另外 ,有关 CWD的分类一直以来也没有形成一个完整的分类系统 ,我国也缺少 CWD分类方法的介绍。鉴于以上情况 ,综合国内外近年来在 CWD方面的研究动态 ,综述了 CWD的概念和分类情况 ,并初步提出较综合的 CWD概念及其分类系统 ,以供相关研究者讨论和参考 ,为我国的 CWD研究起到推动作用     

火干扰对大兴安岭呼中林区地上死木质残体碳储量的影响

基于野外样点实测数据,分析了不同烈度火烧对大兴安岭呼中林区地上死木质残体碳储量的影响.结果表明:不同烈度的火烧会对地上死木质残体碳储量产生显著影响.兴安落叶松林和针阔混交林(落叶松与白桦)中死木质残体碳储量大小为重度火烧>轻度火烧>未火烧,而白桦林中死木质残体碳储量大小为重度火烧>未火烧>轻度火烧.火干扰能显著改变森林中死木质残体碳储量的组成百分比.随着火烧烈度的增加,枯立木比重显著增大,枯落物比重显著减小,而不同火烧烈度下倒木和树桩的碳储量比重变化不显著.不同烈度的火烧对死木质残体碳储量特征的影响不同,轻度火烧下死木质残体碳储量的空间变异性最高,重度火烧下空间变异性最弱.不同火烧烈度下大兴安岭森林死木质残体碳储量差异显著,在进行森林死木质残体碳储量估算时,需要充分考虑这种差异性.     

天山雪岭云杉林粗木质残体储量特征

粗木质残体(coarse woody debris,CWD)在天山雪岭云杉林生态系统中起着重要的结构性和生物地球化学作用,解释其储量特征是研究CWD的基础,但尚未有大尺度研究见诸报道。以天山雪岭云杉8 hm~2森林动态监测样地为研究对象,采用野外调查、室内试验以及数据分析相结合的方法,调查了样地内CWD的储量组成、径级以及分解等级分布格局等基本特征及其影响因子。结果表明:(1)天山雪岭云杉8 hm~2森林动态监测样地内共有直径≥10 cm的CWD 936株,CWD的密度、体积、储量分别为117株/hm~2,15.13 m~3/hm~2,4.52 t/hm~2;其中倒木是CWD的主要贡献者,占CWD总储量的52.21%;(2)样地内各径级CWD的数量呈典型的倒"J"型结构,直径30 cm的CWD个体占全部CWD的83%;(3)样地内CWD总体上处于以Ⅱ、Ⅲ分解等级为主的中度分解状态,CWD径级越大,分解程度越高;(4)林分密度、郁闭度和海拔是影响天山雪岭云杉林CWD储量特征的主要因素。研究可为天山雪岭云杉林的可持续发展与经营提供科学依据。     

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。     

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。     

湘南典型次生林粗木质残体生物量、碳储量和养分特征

对九龙江森林公园次生常绿阔叶林粗木质残体(CWD)进行量化研究,了解亚热带典型次生林CWD的本底数据。以九龙江森林公园典型天然次生林中的6个20m×20m的标准样地为对象,调查并分析样地内不同分解等级CWD的生物量、碳储量和养分特征变化。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在2.8—30.4t/hm~2之间,碳储量在6.10—6.75t/hm~2之间,大量营养元素(N、P、K、 Ca、 Mg)含量相对稳定,化学计量变化不显著,微量营养元素中Pb与Cd元素含量随着分解等级的增加而增加。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在亚热带常绿阔叶林中处于中等水平,CWD主要以分解中后期的倒木为主,反映出该次生林处于中幼龄林阶段,具有较高的碳储量,养分含量相对稳定,并表现出Pb与Cd在CWD中积累的现象,在中度分解和重度分解的CWD中Pb含量分别增加了62.65%和69.88%,Cd含量则分别增加了33.33%和100%,其内在机理有待进一步深入研究。研究结果有助于进一步了解CWD如何参与森林生态系统养分循环、重金属积累等生态过程,比较不同林分干扰历史下CWD储量、分布及养分特征的异质性...     

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。     

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％。     

Coarse woody debris in Australian forest ecosystems: A review

Abstract Coarse woody debris (CWD) is the standing and fallen dead wood in a forest and serves an important role in ecosystem functioning. There have been several studies that include estimates of CWD in Australian forests but little synthesis of these results. This paper presents findings from a literature review of CWD and fine litter quantities. Estimates of forest‐floor CWD, snags and litter from the literature are presented for woodland, rainforest, open forest and tall open forest, pine plantation and native hardwood plantation. Mean mass of forest floor CWD in Australian native forests ranged from 19 t ha^?1 in woodland to 134 t ha^?1 in tall open forest. These values were generally within the range of those observed for similar ecosystems in other parts of the world. Quantities in tall open forests were found to be considerably higher than those observed for hardwood forests in North America, and more similar to the amounts reported for coniferous forests with large sized trees on the west coast of the USA and Canada. Mean proportion of total above‐ground biomass as forest floor CWD was approximately 18% in open forests, 16% in tall open forests, 13% in rainforests, and 4% in eucalypt plantations. CWD can be high in exotic pine plantations when there are considerable quantities of residue from previous native forest stands. Mean snag biomass in Australian forests was generally lower than the US mean for snags in conifer forests and higher than hardwood forest. These results are of value for studies of carbon and nutrient stocks and dynamics, habitat values and fire hazards.     

地形对小兴安岭阔叶红松(Pinus koraiensis)林粗木质残体分布的影响

以小兴安岭典型阔叶红松林大面积固定样地(9hm2)为对象,分析不同地形下粗木质残体(CWD)的数量、存在形式、腐烂程度,探讨其与主要地形因子的相互关系.随着坡位的上升,CWD的密度和胸高断面积逐渐增加;从阴坡、半阴、半阳到阳坡,CWD的密度、胸高断面积和体积都呈现递减的趋势;CWD的数量分布随着样方坡度的增加没有呈现出明显的趋势.对不同地形下CWD的分布进行x2检验,各地形因子对CWD密度分布均差异显著,山脊、阴坡和坡度16～25°分别是CWD易发生的地形.在不同的地形中,CWD主要以干基折断、干中折断和枯立木3种形式存在.从谷地到山脊以拔根倒存在的CWD密度、胸高断面积和体积呈逐渐减少的趋势,而干中折断、根桩、枯立木和干基折断的密度大体上表现出增加的趋势;拔根倒的密度随坡度的上升逐渐减少,而枯立木则增加;由阳坡到阴坡枯立木的密度逐渐减少.不同存在形式的倒木,其树倒方向与坡向和风向均没有显著的相关性(p>0.05).不同地形下的各腐烂等级的CWD大致呈正态分布,且主要分布在2、3腐烂等级上,说明阔叶红松林不同地形的CWD输入和输出相对稳定.     

丰林自然保护区阔叶红松林粗木质残体研究

粗木质残体(CWD)是森林生态系统的重要组成部分,对维持森林生态系统健康具有不可忽视的贡献.采用典型取样法在黑龙江丰林国家级自然保护区设置了17块20×20m的标准样地,拟对保护区内阔叶红松林中粗木质残体的贮量、形态组成、直径、长度及腐烂度等特征进行研究.研究结果表明:(1)CWD总贮量为75.1m³·hm^-2,其中倒木,枯立木和树桩的贮量分别为.24 m³·hm^-2,2.03m³·hm^-2和7.34m³ ·hm^-2.(2)倒木和枯立木的优势径级范围分别为11cm～20cm(占CWD总数的4%)和0-10cm(45%);倒木和枯立木的优势长度范围分别为0-5m (%)和m-10m(49%).(3)CWD腐烂度呈近正态分布,且主要分布在Ⅱ(28%),Ⅲ(35%)和Ⅳ(2%)腐烂等级上.     

高山森林粗木质残体附生苔藓植物的重金属吸存特征

粗木质残体及其附生苔藓植物是高山森林生态系统中两个相互联系的基本组成部分,二者的相互作用可能影响森林生态系统重金属循环,但有关不同类型和不同腐解等级粗木质残体对附生苔藓植物重金属吸存特征尚不清楚。因此,于2015年7月在川西高山森林调查了岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林内不同类型和不同腐解等级的粗木质残体附生苔藓镉、铅、铜和锌浓度与吸存特征。结果表明:高山森林粗木质残体附生苔藓植物Cd、Pb、Cu和Zn的总吸存量依次为4700mg/hm~2、21236mg/hm~2、6179mg/hm~2和2622mg/hm~2。粗木质残体附生苔藓的4种重金属吸存量都表现为倒木大枯枝枯立木根桩;倒木附生苔藓Cd、Pb、Cu和Zn吸存量分别占高山森林粗木质残体总吸存量的54.53%、66.08%、51.13%和66.30%,根桩附生苔藓重金属吸存量不足总吸存量的3%。粗木质残体的类型和腐解等级都会影响附生植物重金属吸存特征。随着腐解等级的增加,倒木和大枯枝附生苔藓中Cd和Pb呈现"积累-释放"的变化特征,其浓度和吸存量在第Ⅱ、Ⅲ腐解等级较高。附生苔藓Cu和Zn浓度和吸存量在不同腐解等级粗木质残体间的差异均不明显。这些结果表明,粗木质残体附生苔藓对重金属元素具有明显的吸存作用,为认识高山森林生态系统重金属元素循环及其迁移过程提供了新的思路,也为进一步了解粗木质残体在高山森林生态系统中的重要作用提供了新的角度。     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林粗木质残体的空间分布格局

粗木质残体(coarse woody debris,CWD)是森林生态系统中重要的结构性和功能性组成要素,是维护系统完整性和稳定性的关键。对CWD空间格局的研究将有助于深入探索种群格局的形成和森林生态系统的维持机制。采用g(r)函数对茂兰喀斯特常绿落叶阔叶混交林1.28 hm~2固定样地内不同径级、不同腐烂等级、不同存在形式的CWD的空间分布格局及空间关联性进行了研究。结果表明:1)在40 m的空间尺度内,CWD总体在0—12 m尺度上表现为集群分布,随着尺度的增加格局强度降低,趋于随机分布,剔除生境异质性后,格局尺度降低至7 m。2)CWD径级格局表现为:小径级中径级大径级。拔根倒和干中折断在整个研究尺度上为随机分布,其他不同径级、不同腐烂等级、不同存在形式的CWD均在小规模尺度(2—8 m)表现为集群分布,随着尺度的增加聚集强度急剧变小,趋于随机分布或均匀分布。3)除了干中折断与树段之间、大径级与小径级之间的CWD在空间上相互独立,其他不同径级、不同腐烂等级或不同存在形式的CWD之间均在小规模尺度(2—8 m)上表现为显著的正相关,随着尺度的增加空间关联性降低。喀斯特常绿落叶阔叶混交林CWD的分布格局可能是在小尺度内由密度制约、在大尺度内由生境过滤和个体自然衰老等生态学过程所形成,大径级对临近的小径级、先死亡对后死亡、站杆对倒下的个体具有一定的正向影响作用,在一定程度上揭示了该林型天然更新的作用和机制。     

中亚热带常绿阔叶林粗木质残体呼吸季节动态及影响因素

粗木质残体呼吸(RCWD)释放的CO2是生态系统碳收支中的一个重要组成部分。采用红外气体分析法(Li-Cor8100土壤碳通量系统连接自制腔室)对中亚热带常绿阔叶林不同分解等级粗木质残体呼吸进行测量,探讨分解等级、温度(TCWD)和含水量(WCWD)对RCWD的影响机制。结果表明:不同分解等级粗木质残体呼吸季节变化曲线均呈明显的单峰型,最大值(9.69μmolCO2·m-2·s-1)出现在8月,最小值(0.60μmol CO2·m-2·s-1)出现在2月;不同分解等级粗木质残体呼吸存在着明显差异,Ⅲ级和Ⅳ级粗木质残体呼吸显著高于Ⅰ级(P<0.05);粗木质残体呼吸与TCWD呈显著的正相关关系(P<0.01),TCWD可以解释RCWD变化的70.2%—85.6%;RCWD与WCWD相关性不显著(P>0.05);不同分解等级粗木质残体呼吸的Q10值变化范围为2.46—2.83,平均值为2.64,Q10值随分解等级升高而增大。     

小兴安岭谷地云冷杉林粗木质残体碳密度特征

以小兴安岭谷地云冷杉林9.12 hm~2固定样地为研究对象,分析粗木质残体(CWD)碳密度的基础特征,揭示其与林分因子和物种多样性的关系。结果表明:(1)谷地云冷杉林CWD碳密度为13.25 t C/hm~2,其中云杉(Picea spp.)、冷杉(Abies nephrolepis)、兴安落叶松(Larix gmelinii)和未知种的CWD碳密度分别为3.59、2.61、3.06和2.85 t C/hm~2。(2)不同腐烂等级下CWD碳密度呈近正态分布,多集中在Ⅱ和Ⅲ等级,分别占总量的42.7%和35.4%。不同径级的CWD碳密度也呈近正态分布,主要分布在30—40 cm和40—50 cm径级上。干中折断、拔根倒、枯立木和干基折断为谷地云冷杉林CWD碳密度的主要存在方式。腐烂等级为Ⅰ和Ⅴ的CWD中,拔根倒的碳密度最高,其他腐烂等级中均为干中折断的碳密度最高。(3)CWD碳密度表现出较强的空间异质性,其随着林分平均胸径、最大胸径和胸高断面积的增加而下降,呈显著负相关关系(P0.05);而与林分密度、多样性指数和均匀度指数均无显著相关性(P0.05)。