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。     

樟树人工林凋落物养分含量及归还量对氮沉降的响应

氮沉降的持续增加对陆地生态系统的健康发展构成严重威胁,森林是陆地生态系统中重要的组成部分,大量的氮沉降对其结构和功能造成严重影响。凋落物是森林生态系统养分循环的重要组成部分,它对土壤肥力、森林生态系统养分循环等方面具有重要作用。为了探讨亚热带常绿阔叶森林凋落物对氮沉降增加的响应,在湖南省森林植物园以樟树人工林为研究对象进行模拟氮沉降的实验,实验设置4种氮添加水平CK(0g N m~(-2)a~(-1),对照)、LN(5g N m~(-2)a~(-1)),MN(15g N m~(-2)a~(-1)),HN(30g N m~(-2)a~(-1)),研究氮沉降对樟树林年凋落物量、凋落物养分含量以及归还量的影响。结果表明:不同施氮水平下(CK、LN、MN、HN),樟树林凋落物的年凋落量分别为(4.53±0.32)t hm~(-2)a~(-1)、(3.95±0.28)t hm~(-2)a~(-1)、(3.56±0.41)t hm~(-2)a~(-1)、(4.46±0.48)t hm~(-2)a~(-1),施氮抑制了樟树林的凋落量,且低、中氮处理下差异显著(P0.05);施氮处理后凋落物的养分含量大小顺序为:CNCaKMg,凋落物的碳含量没有显著变化,但氮含量都有所增加,因此,施氮降低了樟树凋落物各组分的C/N比;凋落物中元素的年归还量大小顺序表现为:CNCaKMg,施氮处理对凋落物C、K、Ca、Mg归还量有抑制作用,但对凋落物N归还量表现为促进作用。     

小兴安岭十种典型森林群落凋落物生物量及其动态变化

在小兴安岭地区选取10种典型森林群落分别设置样地,研究该地区不同群落类型凋落物的年产量、月动态变化以及组成特征.结果表明:10种群落类型中年均凋落物量大小依次为椴树红松林(4.08t· hm-2·a-1)＞蒙古栎红松林(3.83 t·hm-2·a-1)＞云冷杉红松林(3.55 t·hm-2·a-1)＞云冷杉林(3.44t· hm-2·a-1)＞枫桦红松林(3.43t·hm-2· a-1)＞山杨次生林(3.26 t·hm-2·a-1)＞白桦次生林(3.04 t·hm-2·a-1)＞枫桦次生林(2.96 t·hm-2·a-1)＞杂木林(2.95 t·hm-2·a-1)＞白桦落叶松林(2.91 t·hm-2·a-1).凋落物各组分中均以落叶为主,约占凋落总量的60％以上,枝仅占凋落量的5.7％-9.4％.凋落物月动态模式主要有两种:单峰型的有蒙古栎红松林、椴树红松林、枫桦红松林、枫桦次生林、山杨次生林、白桦次生林、杂木林,高峰期在8-10月份;双峰型的有云冷杉红松林、云冷杉林、白桦落叶松次生林,前两种群落的凋落高峰期在4月和9月,后者高峰期在8月和10月.不同群落类型年凋落量差异显著,原始红松林凋落量高于天然次生林,且凋落高峰出现时问以及各组分所占比例与群落类型有关,同时也与树种生物学特性有关.     

浙江普陀山岛森林凋落物动态与微气候的关联性

森林凋落物动态是森林生态系统过程中的重要组成部分, 探索森林凋落物动态特征与微气候间的关系, 对深入了解生态系统变化过程运行机理具有重要意义。该研究以浙江普陀山岛典型森林类型枫香(Liquidambar formosana)林、天竺桂(Cinnamomum japonicum)+红楠(Machilus thunbergii)林、马尾松(Pinus massoniana)林、青冈(Cyclobalanopsis glauca)林、台湾蚊母树(Distylium gracile)林为研究对象, 探究森林凋落量与微气候的关系。结果表明: 1)森林年凋落量介于3.45-5.36 t·hm^-2·a^-1, 年凋落量各组分比例表现出不同的组成特征, 森林类型与森林月凋落量无关。2)森林月凋落量动态模式主要呈双峰型和三峰型, 凋落峰值和风速峰值趋势相一致, 主要集中在台风干扰较大的4、7、12月份。3)冗余分析结果表明, 影响不同组分月凋落量的微气候因子不同: 月总凋落量、叶凋落量、果凋落量和碎屑凋落量的主要控制因素均为空气温度, 随空气温度的升高而增大; 枝凋落量的主要影响因素是森林上层风速, 同样起着显著的正向作用; 花凋落量与空气湿度之间呈负相关关系。森林年凋落量各组分所占比例存在差异, 森林月凋落量和森林类型无关, 主要与空气温度、空气湿度、森林上层风速等微气候因子有关。     

湖南省森林生态系统碳储量、碳密度及其空间分布

本研究在湖南省野外样地调查的基础上,结合湖南省2014年森林资源二类调查结果,计算出湖南省森林生态系统碳储量的空间分布格局。结果表明:湖南省森林生态系统的平均碳密度为130.69 t·hm~(-2)。其中,乔木层、灌木层、草本层、凋落物层和土壤的碳密度分别为28.36、1.77、0.90、1.36和98.30 t·hm~(-2)。植被碳密度与土壤碳密度呈显著正相关关系。土壤碳密度与凋落物层碳密度呈显著正相关关系。阔叶林碳密度最大(175.26t·hm~(-2)),其后依次为杉木林(136.81 t·hm~(-2))、马尾松林(133.84 t·hm~(-2))、柏木林(124.88t·hm~(-2))、竹林(117.29 t·hm~(-2))、杨树林(95.08 t·hm~(-2))、经济林(80.94 t·hm~(-2))、湿地松林(64.71 t·hm~(-2))、灌木林(63.73 t·hm~(-2))。湖南省森林生态系统总碳储量为1572.02Tg C,其中,乔木层、灌木层、草本层、凋落物层和土壤的碳储量分别为341.18、21.29、10.78、16.36、1182.38 Tg C。阔叶林碳储量最大(545.77 Tg C),依次为杉木林(419.91 Tg C)、马尾松林(275.58 Tg C),竹林(127.76 Tg C)、灌木林(74.44 Tg C)、经济林(71.25 Tg C)、柏木林(25.81 Tg C)、湿地松林(22.39 Tg C)、杨树林(9.11 Tg C)。在各市州中,怀化市森林生态系统碳储量最大,为267.43 Tg C;湘潭市最少,为28.12 Tg C。湖南省森林生态系统碳储量分布不均,表现为湘西南湘南湘北湘中。阔叶林、杉木林和马尾松林是湖南省森林生态系统碳储量的主要贡献者,分别占34.72%、26.71%、17.53%。     

长期施氮对太岳山油松林凋落物量的影响

为揭示长期施氮对油松林凋落物量的影响,在山西省太岳山油松天然林和人工林中进行了长达7年的氮添加控制试验,包括对照(CK)、低氮(LN)、中氮(MN)和高氮(HN)4个水平,分别为0、50、100、150 kg N·hm~(-2)·a~(-1)。于2015—2016年对不同处理的凋落物产量组分的月动态进行监测。凋落物产量组分主要分为叶、枝、果、花、皮、杂物(动物残体、芽鳞、碎屑等统称)。结果表明,施氮显著提高了天然林年均凋落物量:HN(3.69 t·hm~(-2)·a~(-1))MN(3.12 t·hm~(-2)·a~(-1))LN(3.02 t·hm~(-2)·a~(-1))CK(2.68 t·hm~(-2)·a~(-1));而人工林年均凋落物量随N添加水平呈现出先升后降的趋势:LN(3.11 t·hm~(-2)·a~(-1))CK(3.08t·hm~(-2)·a~(-1))MN(2.92 t·hm~(-2)·a~(-1))HN(2.60 t·hm~(-2)·a~(-1))。这表明过量的氮输入会降低人工林凋落物的产量。年均叶凋落量所占比重最大,达总凋落量的68.3%～75.4%,果凋落量占总凋落量的6.7%～17.8%。方差分析表明,氮添加处理对叶、果和皮凋落量具有显著影响。凋落物月动态表现为双峰型,高峰期在6月份和10月份。总之,在天然林中,凋落物产量随着施氮浓度的增加显著升高(P0.001);在人工林中,施氮处理未对凋落物产量产生显著影响(P0.05)。     

南亚热带4种人工林凋落物动态特征

森林凋落物是森林生态系统能量与物质过程的重要环节。研究了南亚热带4种常见人工林凋落物特征,材料取自中国科学院鹤山丘陵综合试验站,人工林栽植于1984年,从2002年至2003年进行了每月凋落物测定,同时测定了地表凋落物量。人工林凋落物总量大小依次为马占相思(10.433 t/(hm2.a))>大叶相思(7.538 t/(hm2.a))>湿地松(6.445 t/(hm2.a))>荷木(5.541t/(hm2.a)),凋落物量年度间无显著变化,凋落叶量占总凋落物量的83.2%(马占相思)至93.7%(湿地松)。上半年凋落物量通常较平稳,下半年7~9月份多有一个峰值凋落期,主要原因是台风雨及叶子进入成熟期。除台风等因素引起激烈变化的月份外,二年度对应月份凋落物量极为相似。除大叶相思外,其它林型从14a林龄开始凋落物量有所下降。4种林型中,只有马占相思与湿地松的凋落物量与气温或降雨有显著的相关,特别是马占相思的总凋落物量与这些气候因素相关性最高。地表凋落物蓄积量大小为湿地松(13.81 t/hm2)>马占相思(13.53 t/hm2)>大叶相思(6.46 t/hm2)>荷木(5.02 t/hm2),马占相思的高蓄积量源于大凋落物量及较慢的分解速率,湿地松的高蓄积量源于针叶的难分解性。与世界其它类型的比较显示,低气温高纬度地区,地表凋落物蓄积量大大高于凋落物量,高温高湿的低纬度地区,地表凋落物蓄积量通常低于年凋落物量,但松林在不同纬度区,地表凋落物量均高于年凋落物量。     

模拟降水分配季节变化对南亚热带常绿阔叶林凋落物的影响

为探讨降水季节分配的变化对南亚热带常绿阔叶林凋落物的影响,在广东省鹤山国家野外生态观测站模拟干季更干(DD)和延长干季(ED)的野外降水控制实验,对森林生态系统中凋落物变化进行了分析研究。结果表明,该试验林年凋落物总量为9.24 t hm–2,在不同时期均以叶凋落物为主,约占50.7%~69.3%。DD处理显著减少了干季(10–3月)叶凋落物量(P0.01)。虽然DD处理下全年总凋落物量比对照降低了10.3%,但差异不显著。ED处理也减少了春季(4–5月)的叶和花果及总凋落物量,全年总凋落物量则比对照增加了11.3%,但ED处理对春季和全年凋落物量的影响均差异不显著。两种干旱处理对凋落物叶质量总体上影响不明显,但DD处理显著减小了火力楠(Michelia macclurei)凋落叶的木质素含量。因此,降水格局的变化可能会影响南亚热带森林土壤的碳汇能力。     

中国天然林凋落物量特征及其与气候因子的关系

凋落物是森林生态系统营养物质循环和能量流动过程的重要组成部分。本研究收集了1970—2017年公开发表的文献,整理筛选出373组天然林凋落物数据,建立了中国天然林凋落物量数据库,在全国尺度上分析了中国天然林凋落物的产量、组成特征、季节动态及其与温度和降水两个气候因子的关系。结果表明:中国天然林年均凋落物量为(5.33±2.87) t·hm~(-2);在全国尺度上,凋落物量表现为雨林常绿阔叶林针阔混交林落叶阔叶林针叶林;不同气候带中,亚热带阔叶林和针阔混交林凋落物量显著高于温带,亚热带针叶林与温带针叶林凋落物间无显著差异;所有天然林中,凋落叶是凋落物的主要组成部分,占凋落物总量的67.49%±9.75%,枝条、繁殖体和其他组分比例分别为16.45%±7.30%、8.16%±5.18%和7.88%±5.72%;其中,落叶阔叶林凋落叶在总凋落物中的比例最高,为75. 07%±9.92%,其他森林类型之间无显著差异;整体而言,中国天然林凋落物季节动态呈双峰型,凋落峰值出现在每年的4月和10月;不同森林类型中,雨林、落叶阔叶林凋落模式呈单峰型,针阔混交林凋落模式呈双峰型,常绿阔叶林、针叶林凋落模式呈多峰型;在全国尺度上,森林凋落物量与年均温度和年均降水量均呈显著正相关关系;不同气候带森林凋落物对水热因子的响应不尽相同;在温带地区,天然林凋落物量与年均降水量和年均温均呈显著正相关;在亚热带地区,天然林凋落物量与年均温呈显著正相关,与年均降水量无显著相关;在热带地区,雨林凋落物量与年均温呈显著负相关,与年均降水量无显著相关。本研究结果为森林生态系统营养循环的研究提供参考,并为全球气候变化背景下的碳循环研究提供数据支持。     

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。     

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。     

神农架海拔梯度上4种典型森林凋落物现存量及其养分循环动态

研究神农架地区典型森林凋落物现存量及其养分动态对认识我国北亚热带森林生态系统养分循环过程及森林碳循环的机理具有重要的参考价值。通过对神农架海拔梯度上4种典型森林常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林及亚高山针叶林凋落物年凋落量及其养分归还量的研究,发现:森林凋落物量随海拔增加呈现先上升后降低的趋势,由低海拔到高海拔,凋落物年凋落量分别为6807.97、7118.14、6975.2和4250.67 kg/hm²。各森林类型凋落物量年变化呈双峰型,高峰期出现在4-5月份、11月份。凋落物养分归还以N 最高(132.06、162.29、157.12和185.77 kg/hm²),以P最少(4.62、4.39、8.24和4.15 kg/hm²),养分归还总量随海拔高度增加而减少。     

Heterogeneous dispersal of tree litterfall corresponding with patchy canopy structure in a temperate mixed forest

Spatial dispersal patterns of fine litter were analyzed in relation to forest structure within a temperate mixed stand, in northeastern Japan. The canopy layer was a mosaic of two types of patches, those of shade-tolerant Abies firma (estimated age being 81–146 yrs.) and early successional deciduous broad-leaved trees (about 45 yrs. of age). Litter input to the forest floor was observed for a period of three years using 38 traps set at a height of 1.2 m. The average annual total of fine litter was 6.233 (dw.) metric tons hectare^-1, 85.7% of the total litterfall. Fine litter was mostly leaves from the overstory (about 64%). Litter distribution maps were drawn, using the Davis's grid method, of the total fine litter and its two main elements, namely A. firma (a 36.1% share) and deciduous broad-leaved species (36.7%). The mosaic distribution of heterogeneous patches of litter was seem to corresponded with distribution of the canopy structure.     

神农架常绿落叶阔叶混交林凋落物养分特征

凋落物是联结陆地生态系统植物与土壤养分的重要媒介,了解凋落物养分特征有助于理解陆地生态系统物质循环的机理。该研究于2015年收集了神农架地区常绿落叶阔叶混交林的新鲜凋落物及现存凋落物,测定其不同器官中大量元素(C、N、P、K、Ca、Mg)的含量,据此分析其养分含量、养分归还量、养分储量及化学计量比的特征。结果发现:该常绿落叶阔叶混交林新鲜凋落物的C、K养分含量显著高于现存凋落物,N、P、Ca、Mg养分含量显著低于现存凋落物;其凋落物大量元素的养分归还量及养分储量大小顺序均为C Ca N Mg K P,分别为1569.84、52.44、34.82、6.24、5.24、1.30 kg hm~(-2) a~(-1)及1835.29、87.87、51.17、12.12、3.90、1.95 kg hm~(-2) a~(-1);其新鲜凋落物及现存凋落物的C∶N∶P分别为1307.33∶27.73∶1及976.48∶26.77∶1,新鲜凋落物的C∶N、C∶P显著高于现存凋落物,N∶P无显著区别。研究表明,新鲜凋落物与现存凋落物养分含量之间的差异与不同元素在分解过程中的可淋溶性及生物固持等因素有关。该地区常绿落叶阔叶混交林凋落物养分归还量及养分储量相对于亚热带阔叶林平均水平较低;且显著低于喀斯特地区同类型森林,主要与其凋落物产量、降水量及植被类型有关。该森林生态系统新鲜凋落叶与中国及全球范围内阔叶树种凋落叶相比C∶N较低,C∶P、N∶P较高,这可能是由于该地区N沉降及P限制现象较为严重所致。     

甘肃小陇山不同针叶林凋落物量、养分储量及持水特性

通过野外实地观测和室内分析相结合的方法对甘肃小陇山地区6种主要针叶林凋落物层的蓄积量、持水特性及养分储量进行了调查,结果表明:云杉林凋落物层的蓄积量最大,松林次之,落叶松林最小。同一林分林下半分解层凋落物的持水能力比分解层强;在不同林分类型中,凋落物层的最大持水率、最大拦蓄率和有效拦蓄率的大小顺序为:落叶松林>松林>云杉林,而最大拦蓄量和有效拦蓄量的大小顺序为:云杉林>松林>落叶松林。同一林分类型中,分解层凋落物中养分储量最多,未分解层最少;不同林分类型中各个营养元素的储量均表现出:云杉林>松林>落叶松林。凋落物蓄积量与营养元素储量密切相关,最大持水量与凋落物储量和凋落物层各元素储量之间呈显著的正相关性。     

百山祖自然保护区主要植被类型概述

对近20年来多次调查的资料进行系统整理,将百山祖植被主要划分成6个植被类型：常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔叶混交林、针叶林、山地矮林和山地灌草丛,其下可分为22个群系：同时对群落的种类组成、结构和演替趋势作了概述。。     

浙江天童国家森林公园常绿阔叶林凋落叶养分含量的时空分布特征

植物凋落叶养分含量的时空分布格局在森林生态系统的物质循环和能量流动中发挥着关键作用,尤其是对森林土壤养分情况有重要的影响,而在群落结构复杂的亚热带森林中基于群落整体水平的凋落叶养分含量特征研究相对匮乏。在位于浙江天童国家森林公园中的20 hm²动态监测样地进行,收集凋落叶并测定其碳、氮、磷含量,结合不同生活型物种的凋落高峰,春季和初夏为常绿树种凋落高峰;秋季为落叶树种凋落高峰,以及地形特征对凋落叶养分含量的时空分布特征进行探究。结果表明：在时间尺度上,凋落叶养分含量表现为不同凋落高峰之间的差异,碳含量表现为秋季高峰 < 春季高峰 < 初夏季高峰,氮、磷含量为秋季高峰大于春季和初夏季高峰;在空间尺度上,凋落叶养分含量则表现为沟谷地形和山脊地形之间的差异性,在秋季凋落高峰时碳含量在沟谷地形显著低于山脊地形,氮、磷含量在山脊地形显著低于其他地形。研究结果表明群落物种组成及其生活型差异是造成森林群落水平凋落叶养分含量时空差异的主要原因。     

Litterfall Production Along Successional and Altitudinal Gradients of Subtropical Monsoon Evergreen Broadleaved Forests in Guangdong, China

Evaluation of litterfall production is important for understanding nutrient cycling, forest growth, successional pathways, and interactions with environmental variables in forest ecosystems. Litterfall was intensively studied during the period of 1982–2001 in two subtropical monsoon vegetation gradients in the Dinghushan Biosphere Reserve, Guangdong Province, China. The two gradients include: (1) a successional gradient composed of pine forest (PF), mixed pine and broadleaved forest (MF) and monsoon evergreen broadleaved forest (BF), and (2) an altitudinal gradient composed of Baiyunci ravine rain forest (BRF), Qingyunci ravine rain forest (QRF), BF and mountainous evergreen broadleaved forest (MMF). Mean annual litterfall production was 356, 861 and 849 g m⁻² for PF, MF and BF of the successional gradient, and 1016, 1061, 849 and 489 g m⁻² for BRF, QRF, BF and MMF of the altitudinal gradient, respectively. As expected, mean annual litterfall of the pioneer forest PF was the lowest, but rapidly increased over the observation period while those in other forests were relatively stable, confirming that forest litterfall production is closely related to successional stages and growth patterns. Leaf proportions of total litterfall in PF, MF, BF, BRF, QRF and MMF were 76.4%, 68.4%, 56.8%, 55.7%, 57.6% and 69.2%, respectively, which were consistent with the results from studies in other evergreen broadleaved forests. Our analysis on litterfall monthly distributions indicated that litterfall production was much higher during the period of April to September compared to other months for all studied forest types. Although there were significant impacts of some climate variables (maximum and effective temperatures) on litterfall production in some of the studied forests, the mechanisms of how climate factors (temperature and rainfall) interactively affect litterfall await further study.