森林生态系统粗死木质残体碳储量研究进展

粗死木质残体(CWD)是森林生态系统重要的结构性与功能性单元,作为连接植被碳库与土壤碳库的关键纽带,对全球森林生态系统碳循环发挥着重要而独特的作用,越来越多的学者开始关注CWD碳储量相关研究。系统阐述了国内外CWD碳储量研究的发展历程、研究范围与基本特征等内容,总结概括了CWD体积测算、CWD碳浓度估算等碳计量相关方法的研究进展。通过梳理发现:国内外学者对CWD碳储量的研究仍处于初级阶段,主要集中于探讨不同树种、不同林龄、不同腐解等级、不同海拔、不同存在形式的森林CWD碳储量分布特征,而较少关注CWD碳库对土壤碳库和植被碳库的作用机制以及对未来气候变化的响应和反馈机制;CWD碳计量方法较为单一,普遍采用的是传统的"生物量-碳浓度法",而运用机器学习算法对CWD碳储量进行估算的研究尚不多见。此外,相对国外研究而言,国内研究主要局限于小尺度范围。文章据此提出未来CWD碳储量研究的发展方向:(1)拓展研究尺度,建立CWD碳储量长期观测体系;(2)深入开展不同森林生态系统CWD碳储量对气候变化的响应机制研究;(3)探索更加多元化的CWD碳储量计量方法;(4)深入探讨CWD碳库对土壤碳库与植被碳...     

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     

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。     

鼎湖山黄果厚壳桂粗死木质残体的分解

通过建立时间序列法、测定粗死木质残体的密度变化,研究鼎湖山黄果厚壳桂粗死木质残体三个直径(5~10cm、10~20cm和20~30cm)的分解过程,探讨粗死木分解过程中C、N元素及其C/N比值与分解速率的关系。结果表明粗死木质残体的分解常数K值随直径的增加从0.2225a-1呈指数降低到0.1257a-1,由粗死木质残体在分解过程中密度变化得出三个直径从小到大分解95%所需的时间分别为13a、19a和24a;黄果厚壳桂粗死木质残体在分解过程中不存在时滞效应,其树皮和心材的分解速度也相近,用单因素数指数方程能准确反映黄果厚壳桂的分解过程;与高纬度地区比较,鼎湖山黄果厚壳桂粗死木残体的分解速率常数K值显著高于前者。还就粗死木残体基质组成和性质、气候与环境条件、生物等因素对粗死木分解速率的影响进行了详细的讨论。     

鼎湖山锥栗粗木质残体的分解和元素动态

选取锥栗(Castanopsischinensis)粗木质残体(coarsewoodydebris,CWD)的3个径级(径级1-3分别为5-10cm,10-20cm和20-30cm),并且将每个径级的锥栗粗木质残体分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5个分解阶段。通过测定锥栗粗木质残体3个径级的Ⅰ-Ⅲ阶段的7种化学元素(C、N、P、K、Ca、Na、Mg)的浓度和CWD密度变化来研究其分解过程中的元素动态、分解速率及其分解过程中基质质量的变化。到分解阶段Ⅲ时,3个径级的重量与原来相比分别损失了36%、48%和43%。元素N、P、Mg、Ca、Na的浓度升高。元素N的累积可能和锥栗粗木质残体中寄生着固氮细菌和真菌有关。元素P、Mg、Ca、Na的浓度升高则可能是由于这4个元素因淋溶流失的速度小于锥栗粗木质残体质量的损失速度,造成元素积聚,元素C、K的浓度降低。N/P比值是较好的分解指示指标。虽然存在元素的净释放,但是由于C和其它主要元素的释放速率较慢,因而锥栗粗木质残体是森林中重要的C库和长期的元素来源。     

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。     

粗木质物残体生态研究历史、现状和趋势

粗木质物残体(Coarse Woody Debris,简称CWD)是森林生态系统或溪流生态系统中残存的一定直径大小的站杆(snag)、倒木、枝桠及根系等死木质物的总称,倒木往往是     

粗木质残体贮量和分解进展

粗木质残体是指森林生态系统中的枯立木、根桩、倒木以及大枝,是森林生态系统的重要组分,发挥着重要的生态功能,是一个长期碳库,但在碳库研究中,经常被忽略。CWD贮量变化较大,从世界范围看,随着纬度降低,CWD体积下降;美国和我国CWD碳贮量亦呈现出随纬度的降低而降低;天然林CWD时间动态一般呈"U"型,但也存在其他模式,或者无明确的模式。CWD的分解受到温度和降水等气候因子的影响,并与木材特性密切相关。我国森林类型丰富,为CWD研究提供了良好条件。国内学者对CWD贮量和分解进行了大量研究,但与世界先进水平相比,仍处于初级阶段,需要结合野外调查、长期实验和模型模拟,明确CWD碳库当前和未来的地位。     

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。     

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％。     

北方森林土壤呼吸和木质残体分解释放出的CO2通量

北方森林因其面积大、土壤碳储量高以及对全球暖化响应敏感而在全球碳平衡和气候系统中起着至关重要的作用。土壤呼吸和木质残体分解释放出的 CO2 通量是北方森林生态系统输入大气圈的最主要的碳源。量化这个通量并深刻理解其中的机理过程 ,是评价和预测北方森林在全球变化中的作用必不可少的内容。综述了北方森林生态系统土壤呼吸和木质残体分解释放出的 CO2 通量随生态系统类型及环境条件而变化的一般格局以及自养呼吸和异氧呼吸在土壤表面 CO2 通量中的相对贡献 ;分析了影响北方森林土壤呼吸的主要生物物理因子 ;讨论了该领域研究存在的问题和今后的研究方向 ;并强调木质残体分解释放出的 CO2 通量虽然在以往的森林生态系统碳平衡研究中常被忽略 ,但在火灾频繁的北方森林中不容忽视     

Characteristics in coarse woody debris mediated by forest developmental stage and latest disturbances in a natural secondary forest of Pinus tabulaeformis

Coarse woody debris (CWD) characteristics are expected to reflect forest stand features. Few studies evaluated logging-induced stand characteristics of secondary coniferous forests by quantifying the quality and quantity in CWD. After selective logging, the form of secondary forest of Pinus tabulaeformis in the Qinling Mountains is inferior and the regeneration is poor. We measured the CWD characteristics of the forest which had an average CWD biomass amount of 12.56 t hm⁻², and was predominated by abundant logs (65.68%), followed by snags (33.13%). The CWD biomass of P. tabulaeformis and Toxicodendron vernicifluum was significantly higher than that of other species, which took up 85.51% of the total. Although there was no significant difference among different diameter sizes (P > 0.05), the CWD biomass of diameter 30–40 cm occupied 46.26% of the total (5.81 t hm⁻²). Similarly, the CWD biomass of decay class I and II accounted for 39.89% (5.01 t hm⁻²) and 33.04% (4.15 t hm⁻²) of the total CWD biomass respectively, despite no significant difference among those 5 decay classes (P > 0.05). The results indicated that the combination of young forest developmental stage caused by past selective logging and natural and anthropogenic disturbances such as strong wind, tapping lacquer, firewood collection, and illegal tree felling played a crucial role in distribution characteristics of CWD in this secondary forest of P. tabulaeformis.     

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...     

Coarse woody debris mass and nutrients in forest ecosystems of Korea

Coarse woody debris (CWD) is an essential component of forests. However, quantification of both the mass and nutrient content of CWD within a given environment tends to be a fairly labor-intensive proposition that requires long-term studies to be conducted for viable data to be obtained. As a result, various aspects of CWD in forest ecosystems remain somewhat poorly understood. In this review, we have compiled all available estimates of CWD mass and nutrients from both coniferous and deciduous forests in Korea. The CWD mass data varied substantially by forest type, age, location, and sampling time, ranging from 1.5 to 24.5 Mg ha⁻¹, and for the amount (kg ha⁻¹) of nutrients in the CWD, ranging from 3.5 to 23.6 for nitrogen (N), 0.8 to 4.7 for phosphorus (P), 3.9 to 13.3 for potassium (K), 25.9 to 30.9 for calcium (Ca), 1.4 to 4.2 for magnesium (Mg), and 0.1 to 0.6 for sodium (Na). The mass of CWD transferred from live trees to the forest floor ranged between 0.1 and 4.9 Mg ha⁻¹ year⁻¹, and these values were roughly equivalent to 26–42% of the annual litterfall inputs (2.5–10.8 Mg ha⁻¹ year⁻¹) for mixed Quercus spp. forests within the relevant region. Annual nutrients inputs (kg ha⁻¹ year⁻¹) through CWD decomposition were 0.7–1.6 for N, 0.04–0.3 for P, 0.3–1.0 for K, 1.7–3.1 for Ca, and 0.1–0.3 for Mg. Consequently, these results revealed that the ecological value of CWD for C and nutrient cycling was relatively insignificant. However, only a limited number of studies have been conducted on CWD in different coniferous or mixed deciduous forests in the region. As a direct result of this paucity of data, further long-term studies on CWD mass and nutrients in a variety of forest types are required in order to be able to evaluate accurately the ecological value of CWD on biodiversity and physical properties in Korean forest ecosystems.