Conversion of secondary broadleaved forest into Chinese fir plantation alters litter production and potential nutrient returns

Litter production, litter standing crop, and potential nutrient return via litterfall to soil were studied during a 4-year period (January 2004–December 2007) in a Chinese fir (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook) plantation and a secondary broadleaved forest in Hunan Province in subtropical China. Mean annual litterfall in the sampling sites varied from 358 g m⁻² in the pure plantation to 669 g m⁻² in the secondary broadleaved forest. Total litterfall followed a bimodal distribution pattern for both forests. Amount of litterfall was also related to the air temperature in both forests. During the period under this study, annual variation in the total litterfall in the pure plantation was significantly higher than that in the secondary broadleaved forest. Litterfall was markedly seasonal in the both forests. Leaf proportions of litterfall in the pure plantation and secondary broadleaved forest were 58.1 and 61.7%, respectively. Total potential nutrient returns to the soil through litterfall in the pure plantation were only 46.2% of those in the secondary broadleaved forest. Total litter standing crop was 913 and 807 g m⁻² in the pure plantation and secondary broadleaved forest, respectively. Our results confirm that conversion from a secondary broadleaved forest into a pure coniferous plantation changes the functioning of the litter system.     

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。     

万木林自然保护区2种天然林及杉木人工林凋落量及养分归还

通过对福建建瓯万木林自然保护区内以观光木(Tsoongiodendron odorum,TSO)和细柄阿丁枫(Altingia gracilipes,ALG)为建群种的2种天然林及杉木(Cunninghamia lanceolata,29年生)人工林凋落量与养分归还为期3a(2000~2002年)的研究表明,3种林分年均凋落量(t.hm-2)范围从杉木人工林的4.63t.hm-2到观光木林的6.74t.hm-2,叶所占比例范围为62%~69%。细柄阿丁枫林凋落量每年只出现1次峰值(3月份或4月份),观光木林的出现2次(3月份、6~8月份),而杉木林的则出现3次(3月份或4月份、6~8月份和11~12月份)。3种林分Ca和Mg年归还量大小排序与按总凋落量的不同。除杉木人工林的Ca年归还量最大外,其余养分年归还量均以观光木天然林的最大。通过凋落物各组分的养分归还中,落叶是养分归还的主体。与针叶树人工林相比,天然林的凋落量大、养分归还量高,具有良好维持地力的能力。因此,保护和扩大常绿阔叶林资源已成为南方林区实现森林可持续经营的重要措施之一。     

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。     

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。     

杉木观光木混交林凋落物分解及养分释放的研究（英文）

 通过福建省中亚热带杉木观光木混交林(Cunninghamia lanceolata and Tsoongiodendron odorum mixed forest)和杉木纯林(Pure C. lanceolata forest)凋落物的分解和养分释放动态试验研究表明,凋落物各组分分解过程中干物质损失速率随时间而减小,分解1年时以观光木叶的干重损失最大。各组分分解过程中N、P元素浓度增加而K和C元素浓度下降。混交林中各组分的养分释放速率大小为观光木叶>混合样品（等重量的观光木叶和杉木叶混合）>杉木叶>杉木     

Above- and belowground organic matter storage and production in a tropical pine plantation and a paired broadleaf secondary forest

The distribution of tree biomass and the allocation of organic matter production were measured in an 11-yr-old Pinus caribaea plantation and a paired broadleaf secondary forest growing under the same climatic conditions. The pine plantation had significantly more mass aboveground than the secondary forest (94.9 vs 35.6 t ha^-1 for biomass and 10.5 vs 5.0 t ha^{-1 for litter}), whereas the secondary forest had significantly more fine roots (⩽2 mm diameter) than the pine plantation (10.5 and 1.0 t ha^-1, respectively). Standing stock of dead fine roots was higher than aboveground litter in the secondary forest. In contrast, aboveground litter in pine was more than ten times higher than the dead root fraction. Both pine and secondary forests had similar total organic matter productions (19.2 and 19.4 t ha^-1 yr^-1, respectively) but structural allocation of that production was significantly different between the two forests; 44% of total production was allocated belowground in the secondary forest, whereas 94% was allocated aboveground in pine. The growth strategies represented by fast growth and large structural allocation aboveground, as for pine, and almost half the production allocated belowground, as for the secondary forest, illustrate equally successful, but contrasting growth strategies under the same climate, regardless of soil characteristics. The patterns of accumulation of organic matter in the soil profile indicated contrasting nutrient immobilization and mineralization sites and sources for soil organic matter formation.     

桂西南喀斯特季节性雨林叶凋落量的时空动态

森林凋落物是森林生态系统极其重要的组成部分, 关系着森林生态系统的物质循环和养分平衡。然而, 有关异质性自然森林生态系统中生物与非生物因子对凋落物凋落量的影响机制还存在较大争议。本文以广西弄岗15 ha森林动态监测样地中设置的90个凋落物收集器所收集的凋落叶为研究对象, 选取2013‒2018年连续6年的凋落叶数据探讨了森林叶凋落量的时空动态, 旨在深入了解该地区森林生态系统的物质循环过程及凋落量的影响因子。结果显示: 2013‒2018年的年均叶凋落量为4,099.44 kg/ha, 标准误为232.34, 变异系数为0.15, 这表明不同年际间叶凋落量存在明显差异; 不同年际间叶凋落量的节律性变化为双峰型、三峰型或多峰型, 说明不同年份的叶凋落量存在明显的节律性差异, 但总体而言高峰期主要出现在每年的春季(3‒4月)和秋季(8‒10月); 生态因子对叶凋落量年际动态存在显著影响, 其累计解释率为69.3%, 其中海拔对叶凋落量的影响最强, 解释率为46.5%; 而生物因子如胸径变异系数、单位面积胸高断面积之和和物种丰富度则对叶凋落量的影响较弱。多年的连续监测表明, 喀斯特季节性雨林不同年际间叶片的凋落量和节律性存在显著差异, 而非生物因子, 如海拔是形成叶凋落量空间变异的主要因素。     

扩鞭繁殖毛竹林碳氮贮量的动态变化特征

为探讨不同成林时间扩鞭繁殖毛竹林的碳、氮贮量变化特征,以撂荒地和14年生杉木林为对照,对不同成林时间扩鞭繁殖毛竹林的碳、氮变化动态进行了研究。结果表明,林地的碳、氮贮量均显著高于撂荒地;而14年生杉木林转化为毛竹林后,碳贮量短暂下降后快速上升,成林10年毛竹林的碳贮量达到最大,其后随着“林龄”的增长呈下降的趋势。成林时间超过10年的毛竹林的氮贮量显著高于14年生的杉木林,而成林5年毛竹林的氮贮量低于杉木林。几种类型林分系统的碳、氮贮量均为土壤层>乔木层>凋落物层>林下植被层,且乔木层碳、氮贮量比例越大,土壤层碳氮贮量比例越低。毛竹林凋落物碳、氮贮量高于撂荒地,低于杉木林;但毛竹林凋落物层碳氮贮量随着成林时间的延长而降低,毛竹林较低的凋落物碳氮贮量可能会影响毛竹林的持续固碳能力。因此,平衡乔木层和土壤层的碳氮贮量是森林实现科学经营的关键。     

香溪河流域一条一级支流河岸林凋落物季节动态

对神农架南坡的一条一级支流河岸林的凋落物进行了一年的连续收集研究。结果表明：凋落物干重年输入量为438．72g／m^2,其中树叶凋落物是凋落物的主要成分,占整个凋落物年产量的84％。凋落物的输入明显存在季节性的时间格局。凋落物在秋季的产量占全年产量的75％,春季占6．2％,夏季占13．6％,冬季为5．5％。凋落物组成中,树叶和花果的产量显示出季节变化的趋势;枝条的产量并未显示出明显的季节趋势。在秋季,树叶的产量占全年树叶总量的83％;枝条最高值出现于秋季,产量占全年总员的29％;花果在整个凋落物中所占比重分小,最高值出现在夏季,占年产量的63％。着生藻类的密度月际间的变化较大,存在着显著的差异。最大值与最小值的出现月份与凋落物最大、最低值的出现月份相同。通过统计分析表明,着生藻类的密度变化与凋落物和树叶凋落物的动态具有明显的相关性。