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Litter fall production and carbon return in Cunninghamia lanceolata, Schima superba, and their mixed plantations.

杉木、木荷纯林及其混交林凋落物量和碳归还量


2005年5月—2007年4月,研究了福建省建瓯市水土保持科教园内19年生杉木人工林、木荷人工林和杉-荷混交林凋落物量和碳归还量.结果表明:3种人工林的年均凋落物量分别为2470.85、4171.96和4285.99 kg·hm-2·a-1,不同人工林中凋落物均以落叶为主,占林分年总凋落量的68.62%~87.26%.杉木人工林凋落物量在每年的4—5月、7月和12月出现3次较大峰值,而木荷人工林和杉-荷混交林凋落物量的峰值仅出现在每年的3月份.与人工纯林相比,混交林促进了阔叶树种的单株凋落物量增加,但抑制了针叶树种的凋落物量.落叶是3种人工林凋落物碳归还的主体,人工林碳年归还总量大小顺序与年均凋落量相同,其中杉-荷混交林最高(2.12 t·hm-2·a-1),杉木人工林最低(1.19 t·hm-2·a-1).与针叶和阔叶人工纯林相比,针阔混交林的凋落量大、碳归还量高,具有良好的碳吸存能力.

From March 2005 to April 2007, an investigation was made on the litter fall production and carbon return of  Cunninghamia lanceolata, Schima superba, and their mixed plantations in the Jian’ou Science and Education Park of Soil and Water Conservation, Fujian. In these three plantations, the mean annual litter fall production was from 2470.85 kg·hm-2·a-1 to 4285.99 kg·hm-2·a-1, and dominated by leaf litter, accounting for 68.62%-87.26% of the total production. In C. lanceolata plantation, the litter fall production peaked in April-May, July, and December; while in S. superba and mixed plantations, this production only peaked in March. Comparing with pure plantations, mixed plantation had a higher litter fall production per tree of broadleaved S. superba while a lower litter fall production per tree of coniferous C. lanceolata. Leaf litter in the three plantations was the main body of the litter falls carbon return, and the total amount of the carbon return was the largest (2.12 t C·hm-2·a-1) in mixed plantation and the smallest (1.19 t C·hm-2·a-1) in C. lanceolata plantation, which was in accordance with the annual litter fall production of the plantations. This study demonstrated that comparing with pure coniferous or broadleaved plantation, coniferous-broadleaved mixed plantation had higher annual litter fall production and carbon return, and thus, higher potential of C sequestration.


全 文 :杉木、木荷纯林及其混交林凋落物量和碳归还量*
杨智杰1,2 摇 陈光水1,2 摇 谢锦升1,2 摇 杨玉盛1,2**
( 1 福建师范大学地理科学学院, 福州 350007; 2 湿润亚热带生态鄄地理过程省部共建教育部重点实验室, 福州 350007)
摘摇 要摇 2005 年 5 月—2007 年 4 月,研究了福建省建瓯市水土保持科教园内 19 年生杉木人
工林、木荷人工林和杉鄄荷混交林凋落物量和碳归还量. 结果表明: 3 种人工林的年均凋落物
量分别为 2470郾 85、4171郾 96 和 4285郾 99 kg·hm-2·a-1,不同人工林中凋落物均以落叶为主,
占林分年总凋落量的 68郾 62% ~87郾 26% .杉木人工林凋落物量在每年的 4—5 月、7 月和 12 月
出现 3 次较大峰值,而木荷人工林和杉鄄荷混交林凋落物量的峰值仅出现在每年的 3 月份.与
人工纯林相比,混交林促进了阔叶树种的单株凋落物量增加,但抑制了针叶树种的凋落物量.
落叶是 3 种人工林凋落物碳归还的主体,人工林碳年归还总量大小顺序与年均凋落量相同,
其中杉鄄荷混交林最高(2郾 12 t·hm-2·a-1),杉木人工林最低(1郾 19 t·hm-2·a-1) .与针叶和
阔叶人工纯林相比,针阔混交林的凋落量大、碳归还量高,具有良好的碳吸存能力.
关键词摇 杉木摇 木荷摇 混交林摇 凋落物摇 碳归还量
文章编号摇 1001-9332(2010)09-2235-06摇 中图分类号摇 S718郾 5摇 文献标识码摇 A
Litter fall production and carbon return in Cunninghamia lanceolata, Schima superba, and
their mixed plantations. YANG Zhi鄄jie1,2, CHEN Guang鄄shui1,2, XIE Jin鄄sheng1,2, YANG Yu鄄
sheng1,2 ( 1College of Geographical Sciences, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China;
2Province鄄Ministry Co鄄constuct Ministry of Education Key Laboratory of Humid Subtropical Eco鄄geo鄄
graphical Process, Fuzhou 350007, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(9): 2235-2240.
Abstract: From March 2005 to April 2007, an investigation was made on the litter fall production
and carbon return of Cunninghamia lanceolata, Schima superba, and their mixed plantations in the
Jian爷ou Science and Education Park of Soil and Water Conservation, Fujian. In these three planta鄄
tions, the mean annual litter fall production was from 2470郾 85 kg·hm-2·a-1 to 4285郾 99 kg·
hm-2·a-1, and dominated by leaf litter, accounting for 68郾 62% -87郾 26% of the total production.
In C. lanceolata plantation, the litter fall production peaked in April-May, July, and December;
while in S. superba and mixed plantations, this production only peaked in March. Comparing with
pure plantations, mixed plantation had a higher litter fall production per tree of broadleaved S. su鄄
perba while a lower litter fall production per tree of coniferous C. lanceolata. Leaf litter in the three
plantations was the main body of the litter falls carbon return, and the total amount of the carbon re鄄
turn was the largest (2郾 12 t C·hm-2·a-1) in mixed plantation and the smallest (1郾 19 t C·hm-2
·a-1) in C. lanceolata plantation, which was in accordance with the annual litter fall production of
the plantations. This study demonstrated that comparing with pure coniferous or broadleaved planta鄄
tion, coniferous鄄broadleaved mixed plantation had higher annual litter fall production and carbon re鄄
turn, and thus, higher potential of C sequestration.
Key words: Cunninghamia lanceolata; Schima superba; mixed plantation; litter fall; carbon re鄄
turn.
*国家自然科学基金项目 (40901126,30571488)资助.
**通讯作者. E鄄mail: geoyys@ fjnu. edu. cn
2010鄄03鄄03 收稿,2010鄄07鄄02 接受.
摇 摇 受温度、降水和风等气候因素的影响,森林凋落
物量具有明显的季节和年际变化[1] . 陆地生态系统
凋落物每年生产的碳量约 6郾 0 t·C·hm-2 [2],而且
森林凋落物中碳的滞留时间小于矿质土壤,易于分
解,其对树种组成、经营措施和环境条件变化的响应
更为快速[3-4],因此,森林凋落物的碳归还是森林碳
循环过程的重要环节之一.
杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国亚热带
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 9 月摇 第 21 卷摇 第 9 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2010,21(9): 2235-2240
地区特有的优良、速生乡土用材树种,广泛分布于我
国南方 16 个省(区),是南方集体林区的主要森林
类型之一.随着杉木林连栽代数和连栽面积逐渐增
加,杉木纯林地力衰退现象十分明显[5] . 与针叶林
相比,乡土阔叶树种在涵养水源和维护生物多样性
等方面具有重要的作用[6],而且其凋落物量大,养
分归还量高,分解和腐殖化进程快[7];其中杉鄄阔混
交林被认为是维持杉木人工林长期生产力的较好途
径之一[5] .因此,通过调整树种结构,研究不同经营
类型人工林凋落物的动态变化及碳归还量对保持林
地的长期生产力具有重要的科学意义[8] . 本研究以
福建省建瓯市水土保持科教园内 1987 年同期造林
的杉木人工林、木荷人工林和杉木鄄木荷人工混交林
为对象,通过定位监测,研究不同树种组成人工林凋
落物产量及其组分动态、凋落物 C 年归还量,以期
为人工林的科学经营管理和选择最佳碳吸存措施提
供科学数据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究地概况
试验地位于福建省建瓯市东门牛坑垅(27毅04忆
N, 118毅23忆 E),地处武夷山脉东南,鹫峰山脉西北,
为低山丘陵地貌.该地区属中亚热带海洋性季风气
候,年平均气温 18郾 7 益,最高气温 41郾 4 益,最低气
温-7郾 3 益,年平均降水量为 1663郾 7 mm,降雨多集
中在 3-8 月,蒸发量 1327郾 3 ~ 1605郾 4 mm,年平均湿
度 80% ,年均日照时数 1812郾 7 h. 土壤为白垩纪钙
质、泥质砂砾岩发育的山地红壤.
试验林地的前身均为杂木林地,坡向相同,1986
年 10 月皆伐. 1987 年 2 月分别用木荷和杉木统一
规格苗造林,挖穴造林,穴长伊宽伊深为 40 cm伊40 cm
伊40 cm,株行距均为 2 m伊2 m,3 种人工林地的管理
措施相同,混交林比例为阔叶树与针叶树 1 颐 1,杉
木人工林林地坡度 23郾 5毅,保留密度为 2500 株·
hm-2,平均胸径和树高分别为 11郾 22 cm 和 9郾 14 m;
木荷人工林林地坡度 26郾 5毅,保留密度 2350 株·
hm-2,平均胸径和树高分别为 9郾 66 cm 和 10郾 20 m;
杉木鄄木荷混交林林地坡度为 23郾 5毅,杉木保留密度
为 1520 株·hm-2,平均胸径和树高分别为 11郾 35 cm
和 9郾 68 m,木荷保留密度为 1200 株·hm-2,平均胸
径与树高分别为 10郾 23 cm和 10郾 94 m.林下植被灌木
以短尾越橘(Vaccinium carlesii)、黄瑞木(Adinandra
millettii)、乌药(Lindera aggregate)、山胡椒(Lindera
glauca)、白花龙 ( Styrax faberi)、乌饭树 (Vaccinium
bracteatum)和金樱子(Rosa laevigata)等为主;草本以
芒萁(Dicranopteris dichotoma)为主(占 70%),另有少
量狗脊蕨 (Woodwardia japonica)、乌蕨 ( Stenoloma
chusana)分布.土壤基本理化性质见表 1.
1郾 2摇 研究方法
在 3 种人工林中分别设立 3 个 20 m伊20 m标准
地,按随机加局部控制的原则(兼顾密度、坡向和坡
位),在每个标准地内分别布设 5 个 0郾 5 m 伊 1 m的
收集框,离地 20 ~ 25 cm水平置放,收集框上的尼龙
网布孔径为 1 mm. 2005 年 5 月至 2007 年 4 月每月
的月末(28 日)收集每个框架内的凋落物,同时观测
林内外湿度、气温、地温和土壤含水量等. 每个收集
框内的凋落物按叶、枝(包括树皮和枝皮)、花、球果
(包括脱落的种子)、其他叶(目的树种外的叶片组
织)、其他枝(目的树种外的枝条组织)和其他组分
(主要为虫鸟粪、蛹、小动物残体等)分成 5 个组分,
于 80 益下烘干后称量.按组分将每个标准地内 5 个
收集框中的样品混合(混交林中凋落物按不同树种
各组分凋落物量占总凋落量的比例分别取样,然后
混合),将样品磨碎,过 60 目筛后贮存于广口瓶中,
备用.凋落物 C含量采用 CN元素分析仪(Elementar
Vario EL III,德国)测定.由于样品量较少,将其他
表 1摇 试验地土壤基本理化性质
Tab. 1摇 Physical and chemical characters of soils under different forest types
林 型
Forest
type
0 ~ 20 cm土层 0-20 cm soil layer
有机质
Organic
matter
(g·kg-1)
全氮
Total N
(g·kg-1)
全磷
Total P
(g·kg-1)
全钾
Total K
(g·kg-1)
容重
Bulk
density
(g·cm-3)
20 ~ 40 cm土层 20-40 cm soil layer
有机质
Organic
matter
(g·kg-1)
全氮
Total N
(g·kg-1)
全磷
Total P
(g·kg-1)
全钾
Total K
(g·kg-1)
容重
Bulk
density
(g·cm-3)
木荷纯林
S. superba pure forest
29郾 9 0郾 94 0郾 62 6郾 03 1郾 08 16郾 0 0郾 61 0郾 45 7郾 91 1郾 27
杉木纯林
C郾 lanceolata pure forest
28郾 0 0郾 81 0郾 40 6郾 27 1郾 28 16郾 8 0郾 63 0郾 40 9郾 38 1郾 15
混交林
Mixed forest
30郾 3 0郾 95 0郾 66 6郾 22 1郾 06 17郾 3 0郾 61 0郾 43 8郾 21 1郾 16
6322 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
叶、其他枝和其他组分 3 个组分合并后,进行 C 含
量测定.凋落物 C年归还量=各组分碳含量伊各组分
凋落物年归还量的总和.
1郾 3摇 数据处理
采用单因素方差分析方法和 LSD 多重比较分
析不同林分凋落物组分的月变化、凋落物及各组分
年归还量的差异. 采用独立样本 t 检验方法分析不
同年份各林分凋落物及各组分年归还量间的差异.
所有分析均在 SPSS 13郾 0 统计软件上进行,显著性
水平定为 琢=0郾 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同林型人工林凋落物的年产量
凋落物是森林自我培肥地力的主要来源之一,
凋落物数量受气候、林木组成和立地条件等因素的
影响. 由表 2 可以看出,杉鄄荷混交林和木荷人工林
凋落物年均总量显著高于杉木人工林,但混交林和
阔叶林间没有显著差异,3 种人工林 2005 年凋落总
量均显著高于 2006 年. 杉鄄荷混交林凋落总量以木
荷凋落物为主,达 83郾 67% ,与两种人工纯林相比,
阔叶树种凋落物量显著增加,而针叶树种凋落物量
减少;2 年间,单位面积混交林中木荷凋落物总量比
木荷人工林分别增加 56郾 82%和 67郾 32% ,而不同年
份混交林中杉木凋落物总量比相邻的杉木人工林分
别减少了 37郾 04%和 42郾 01% . 因此,混交林有利于
提高阔叶树种的凋落物产量,但抑制针叶树种的凋
落物产量.
2郾 2摇 不同林型人工林凋落物的组成
森林凋落物的组成主要有落叶、落枝、落花、落
果及其他组分等.由表 2 可以看出,不同人工林间的
年凋落物量有较大差异,但在组成上均以落叶和落
枝为主,其中凋落叶量占总凋落物量的 68郾 62% ~
87郾 26% .杉木人工林凋落叶的比例最小,木荷人工
林最大;而凋落枝所占比例则与凋落叶相反,杉木人
工林最大(21郾 48% ),木荷最小(5郾 36% ). 3 种人工
林各组分占年总凋落物量的比例较接近,其大小顺
序分别为落叶>落枝>落果>其他组分>落花.
2郾 3摇 不同林型人工林凋落物的月变化
在中亚热带地区,常绿乔木林全年内均有凋落
物产生,但各月的凋落物组分和数量呈现出不规则
的多峰变化.由图 1 可以看出,杉木人工林凋落物总
量变化每年均在 4—5 月、7 月和 12 月出现 3 个高
峰,以 4—5 月的凋落量最大,占全年总凋落量的
14郾 35% ~ 54郾 43% . 2006 年 4 月受大风的影响,大
量的大枝条凋落,其中杉木人工林凋落叶量占年凋
落叶总量的 54%以上,而枝凋落量占年枝总凋落量
的 58% ,造成当月凋落叶远高于其他人工林. 两年
中 10—11 月的凋落量最小,占全年总量的比例 <
0郾 1% .木荷人工林和杉鄄荷混交林凋落物总量的变
化模式相似,整年中的波动较大,在 3 月达到最高,
占年凋落物总量的 20%以上.
表 2摇 不同林分凋落物数量及组成
Tab. 2摇 Average dry mass of different fractions of litter in three plantations (mean依SD, kg·hm-2·a-1)
林 型
Forest type
木荷纯林
S. superba pure forest
2005 2006 平均
Average
杉木纯林
C. lanceolata pure forest
2005 2006 平均
Average
混交林
Mixed forest
2005 2006 平均
Average

Leaf
3991郾 78依
657郾 61
3289郾 38依
538郾 42
3640郾 58依
339郾 24Aa
2260郾 87依
356郾 42
1129郾 88依
789郾 47
1695郾 38依
150郾 61Ab
3910郾 46依
730郾 46
3033郾 89依
357郾 23
3472郾 17依
495郾 42Aa

Branch
211郾 59依
184郾 24
235郾 56依
279郾 27
223郾 57依
20郾 89Bb
753郾 82依
159郾 63
307郾 52依
117郾 31
530郾 67依
20郾 67Ba
540郾 98依
220郾 65
622郾 74依
517郾 41
581郾 86依
126郾 86Ba

Flower
16郾 06依
22郾 83
85郾 30依
125郾 65
50郾 68依
26郾 34Ea
14郾 32依
5郾 24
13郾 89依
9郾 82
14郾 10依
6郾 20Fb
29郾 56依
24郾 62
62郾 43依
36郾 23
45郾 99依
12郾 31a

Fruit
111郾 53依
144郾 62
24郾 48依
43郾 21
68郾 01依
44郾 19Db
111郾 44依
68郾 42
47郾 38依
33郾 10
79郾 41依
33郾 74Dc
122郾 04依
58郾 21
83郾 73依
38郾 62
102郾 88依
18郾 01Ca
其他叶
Other leaf
148郾 59依
304郾 84
101郾 70依
115郾 11
125郾 14依
12郾 74Ca
74郾 14依
39郾 22
140郾 12依
69郾 82
107郾 13依
25郾 54Ca
19郾 61依
31郾 82
42郾 85依
25郾 65
31郾 23依
25郾 23Eb
其他枝
Other branch
5郾 96依
7郾 67
13郾 67依
23郾 86
9郾 82依
8郾 47Fa
2郾 22依
3郾 41
5郾 84依
11郾 21
4郾 03依
1郾 94Gb
9郾 81依
2郾 23
0郾 56依
1郾 41
5郾 18依
1郾 06Fb
其他组分
Others
71郾 09依
54郾 86
37郾 35依
28郾 27
54郾 22依
2郾 80Ea
49郾 92依
49郾 82
30郾 16依
19郾 82
40郾 04依
7郾 56Eb
44郾 79依
29郾 21
48郾 62依
13郾 62
46郾 71依
9郾 16Db
合计 Sum 4556郾 54依
701郾 26
3787郾 38依
598郾 63
4171郾 96依
169郾 96a
3266郾 90依
424郾 83
1674郾 79依
813郾 81
2470郾 85依
193郾 951b
4677郾 14依
744郾 25
3894郾 84依
637郾 23
4285郾 99依
410郾 26a
同列数据后不同大写字母表示差异显著(P<0郾 05),同行数据后不同小写字母表示差异显著(P<0郾 05) Different capital letters in the same column
or different small letters in the same row indicated significant difference at 0郾 05 level. 下同 The same below.
73229 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨智杰等: 杉木、木荷纯林及其混交林凋落物量和碳归还量摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 不同林分凋落物季节动态变化
Fig. 1摇 Variation in total litter production for the three plantations (mean依SD).
玉:木荷纯林 S. superba pure forest; 域:杉木纯林 C. lanceolata pure forest; 芋:混交林 Mixed forest.
表 3摇 凋落物各组分 C含量
Tab. 3摇 Carbon content in litterfall fractions (mean依SD,%)
林 型
Forest type

Leaf

Branch

Flower

Fruit
其他
All others
木荷纯林
S郾 superba pure forest
49郾 46依2郾 03 48郾 14依1郾 45 48郾 60依2郾 64 48郾 79依3郾 47 34郾 71依6郾 99
杉木纯林
C郾 lanceolata pure forest
49郾 96依2郾 16 48郾 55依1郾 74 51郾 35依3郾 34 50郾 59依2郾 36 48郾 05依5郾 39
混交林
Mixed forest
49郾 60依1郾 98 48郾 44依1郾 48 49郾 00依2郾 86 49郾 13依3郾 21 50郾 23依6郾 52
2郾 4摇 不同林型人工林凋落物 C年归还量
由表 3 可以看出,不同人工林凋落物各组分的
C含量在 34郾 71% ~ 51郾 35% ,混交林与木荷人工林
凋落物 C 年归还量均显著高于杉木人工林,但混交
林与木荷人工林差异不显著. 不同人工林凋落物各
组分的碳年归还量均以凋落叶碳归还量为主
(71郾 2% ~ 90郾 8% ), 其次为凋落枝碳归还量
(5郾 5% ~23郾 2% ).其中,木荷人工林凋落叶的 C 年
归还量最高,而杉木人工林中凋落枝 C 年归还量最
高(P<0郾 05).
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 树种组成对凋落物产量的影响
本研究中,杉鄄荷混交林和木荷人工林年均凋落
量均显著高于杉木人工林,且杉鄄荷混交林年凋落物
量高于木荷人工林.相同气候条件下,树种组成是影
响森林凋落物产量的一个重要因素. 与中亚热带常
绿阔叶林相比,本研究中杉鄄荷混交林和木荷人工林
的年凋落物总量均低于建瓯万木林细柄阿丁枫
(Altingia gracilipes)和观光木(Tsoongiodendron odo鄄
rum)群落年凋落物总量(6737 和 6345 kg·hm-2·
a-1) [9],亦低于福建三明莘口格氏栲 (Castanopsis
kawakamii)天然林(11008 kg·hm-2·a-1)、格氏栲
人工林(9540 kg·hm-2·a-1) [10]和木荚红豆(Ormo鄄
siaxy locarpa)人工林(7846 kg·hm-2·a-1) [11];同
时也小于南亚热马占相思(Acacia mangium)、大叶
相思(A. auriculaeformis)和木荷等人工林年凋落量
(5郾 54 ~ 10郾 43 t·hm-2·a-1) [12];而与周玉荣等[13]
同一气候带我国主要森林生态系统阔叶树种年凋落
物量高于针叶树种,针阔混交林大于针叶纯林的研
究结果相似.杨玉盛等[8]研究认为,杉木鄄观光木混
交林年凋落物量略高于杉木纯林(分别为 5郾 94 和
5郾 67 t·hm-2);而周东雄[14]研究表明,杉木鄄乳源木
莲混交林的年凋落物量要比杉木纯林提高 3郾 15 倍;
林德喜等[15]发现,在马尾松林下补植阔叶树种营造
针阔人工混交林,可以显著提高林分年凋落物量,马
尾松纯林的年凋落物量则比混交林低 79% ~
134% ;在我国东北主要森林生态系统中,针阔混交
林年凋落物量(4郾 15 t·hm-2)显著大于落叶针叶林
(2郾 34 t·hm-2)、常绿针叶林(2郾 47 t·hm-2)和落叶
阔叶林(3郾 13 t·hm-2) [16] .
本研究中,杉鄄荷混交林和木荷人工林年凋落量
高于高纬度地区的东北主要森林类型(包括落叶针
叶林和常绿针叶林、落叶针叶林、常绿针叶林、落叶
8322 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
阔叶林和针阔叶混交林等,年平均凋落物产量在
2337 ~ 4146 kg·hm-2·a-1) [16] . 研究表明,凋落物
量与纬度和年平均温度呈极显著负相关[17],温度是
影响森林凋落量的主要因子[18] . 同时,林分生物量
也是影响森林凋落物产量的一个重要因素. 本研究
中 3 种人工林林分生物量大小顺序为:杉鄄荷混交林
(175郾 90 t·hm-2) >木荷人工林(170郾 26 t·hm-2) >
杉木人工林(108郾 23 t·hm-2) (未发表数据),与 3
种人工林凋落物数量呈正相关. 从林木单株凋落物
产量上看,本研究中,木荷人工林中木荷单株凋落物
产量(1郾 78 kg·a-1)低于杉鄄荷混交林中阔叶树种的
凋落物产量(2郾 91 kg·a-1),且差异显著;而杉木人
工林杉木单株凋落物产量(0郾 99 kg·a-1)显著高于
混交林中杉木的凋落物产量(0郾 52 kg·a-1),说明
混交林抑制了针叶树种的凋落物产量,但促进了阔
叶树种凋落物产量的增加.
林龄是影响森林凋落量大小的重要因子之一.
本研究中,杉木人工林年均凋落量(2郾 47 t·hm-2·
a-1)低于福建三明 33 年生杉木林(5郾 47 t·hm-2·
a-1) [8],但高于 14 ~ 16 年生杉木人工林(1郾 20 t·
hm-2·a-1 ) [19] . 马祥庆等[20]研究发现, 杉木幼龄
林、中龄林和成熟林的年凋落物总量分别为 1060、
3100 和 4180 kg·hm-2·a-1;黄承才等[21]对浙江省
32 个典型样地杉木生态公益林凋落物调查发现,幼
龄林平均年凋落量为 562 kg·hm-2·a-1、中龄林、
中龄杉木优势林平均年凋落量为 1215 kg·hm-2·
a-1,成熟林年凋落物总量为 3272 kg·hm-2·a-1;宁
晓波等[22]对湖南会同杉木林 20 年的定位观测研究
表明,凋落物量随林龄而变化,且呈显著的二次曲线
相关(P<0郾 001).由此可见,不同林龄杉木林的年凋
落量差异较大.随着林龄增加,凋落量也相应增加,
表现为成熟林>中龄林>幼龄林.
3郾 2摇 树种组成对凋落物组成的影响
凋落叶是森林凋落物的主要组成部分.本研究
中 3 种人工林凋落叶量占总凋落量的 68郾 62% ~
87郾 26% ,中亚热带针叶人工林和天然常绿阔叶林凋
落叶占总凋落物的 62% ~ 69% [9],我国东北主要森
林类型凋落叶的比例在 71% [16];南亚热带 4 种人工
林凋落叶所占比例达到 83郾 2% ~93郾 7% [12] .凋落叶
主要受树种组成和气温的影响[1] 郾 本研究中,杉鄄荷
混交林与木荷人工林两年的凋落量均以 3 月最高,
占年凋落物总量的 20%以上;杉木人工林在 4 月份
达到最高.这与春季温度升高、多数常绿树木新叶大
量萌发、衰老叶子相继脱落有关[9] . 而凋落枝量随
机性较大,通常与物候的相关性较低,而受风等气候
因素影响,不同月份间凋落枝变化极大,如 2006 年
4 月杉木人工林凋落枝比例占到当月凋落物总量的
25% ,高于其在全年中的平均比例.不同针阔叶树种
间生理生态学特征与生长分配策略的差异也是导致
不同森林类型之间各组分凋落量差异的主要原因.
本研究中,3 种人工林的繁殖器官存在着明显差异,
杉木人工林落花的比例最小,而落枝、落果的比例最
大.
3郾 3摇 树种组成对凋落物碳归还量的影响
本研究中,3 种人工林凋落物碳归还量(1郾 19 ~
2郾 12 t C·hm-2·a-1)均在世界范围内森林生态系
统的凋落物碳归还量(0郾 05 ~ 7郾 50 t·C·hm-2·
a-1)范围之内[23] .杉木和木荷人工林凋落物 C 年归
还量与福建三明杉鄄观混交林(2郾 53 t·hm-2 )和杉
木人工林(2郾 50 t·hm-2) [24]相近,小于云南哀牢山
木果柯天然林 (3郾 24 t·hm-2) [25]和广东鼎湖山马
尾松鄄木荷混交林 (4郾 02 t·hm-2) [26],这主要与不
同林分凋落量的差异有关. 不同树种组成引起的凋
落量组成差异也是不同森林类型 C 归还差异的原
因之一.落叶是凋落物 C 归还的主要组分,同时,叶
片又是林木最大的养分储存库[27],在森林生态系统
养分循环中起着重要作用.本研究中,木荷人工林凋
落叶 C 年归还量占到总归还量的 90郾 78% ,而杉木
人工林仅为 71郾 18% ,杉鄄荷混交林达到 81郾 28% (表
2).我国森林中针叶林、针阔混交林年凋落 C 量均
值为 2郾 58 t·hm-2·a-1,阔叶树种凋落物 C 年归还
量高于针叶树种,针阔混交林高于针叶纯林[12] . 本
研究中,3 种人工林凋落物 C年归还量为:针阔混交
林>阔叶林>针叶林,均小于我国平均水平,与我国
主要森林生态系统凋落物 C 年归还变化模式基本
相似.
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作者简介 摇 杨智杰,男,1982 年生,硕士,研究实习员. 主要
从事森林碳循环研究. E鄄mail: daoyang9@ 163. com
责任编辑摇 李凤琴
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