PDF《森林凋落物生产及分解研究进展》

第4 7卷第1期2019年2月陕西林业科技犁嶙 衾遄 状 枳Vol.

47No.1Feb.2019收稿日期:

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1 1 基金项目: 中国林业科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金( C A F Y B B

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5 ) ;

十二五 国家科技支撑计划 (

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0 2 ) . 作者简介: 马淑敏(

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8 1-) , 女( 汉) , 山东德州人, 工程师, 硕士学位, 研究方向为森林生态学. 森林凋落物生产及分解研究进展 马淑敏, 辛学兵, 裴顺祥, 王海霞, 法蕾(中国林业科学研究院华北林业实验中心, 北京 门头沟

1 0

2 3

0 0 ) 摘要: 森林凋落物的归还量及分解对森林生态系统影响极大.森林凋落物归还量受自然因素和人为 因素共同影响, 自然因素主要包括环境因子和林分因子.影响森林凋落物分解的因素主要分为内在因 素和外在因素, 内在因素指凋落物的理化性质, 如凋落物的 C / N 比、 木质素/ N 比和 C / P比等重要的分 解指标, 而外部因素中的温度和湿度是影响凋落物分解主要的气候因子, 土壤动物及微生物物也是影响 凋落物分解的关键因子, 人类活动及人为导致的 C O

2 浓度升高、 N 沉降等全球气候变化也直接或间接 的影响凋落物的分解速率. 关键词: 森林凋落物;

生产;

分解;

影响因素 中图分类号: S

7 1 8.

5 文献标识码: A 文章编号:

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0 5 状 镒 状 镒MAS h u m i n, X I N X u e b i n g ,WANG H a i x i a , P E IS h u n x i a n g , F AL e i ( 遄 遄 状荦 樽, , 樽1

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3 0 0, 樽) :Thea m o u n to f f o r e s t l i t t e r a n d t h ed e c o m p o s i t i o np r o c e s sh a s e n o r m o u s i n f l u e n c eo n t h e f o r e s te c o s y s t e m. T h e i n f l u e n t i a l f a c t o r so f l i t t e r i n c l u d e sn a t u r a l f a c t o r s a n dh u m a n f a c t o r s . N a t u r a l f a c t o r sm a i n l y i n c l u d ee n v i r o n m e n t a l f a c t o r sa n d f o r e s t s t a n df a c t o r s . T h e i n f l u e n t i a l f a c t o r so f l i t t e rd e c o m p o s i t i o na r em a i n l yd i v i d e di n t oi n t e r n a l f a c t o r sa n de x t e r n a l f a c t o r s . T h e i n t e r n a l f a c t o r s i n c l u d e p h y s i c a l a n dc h e m i c a l p r o p e r t i e so f l i t t e r , s u c ha s t h eC / Nr a t i oo f l i t t e r , l i g n i n / Nr a t i oa n dC / Pr a t i o . T h e t e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y i ne x t e r n a l f a c t o r sa r ec o n s i d e r e dt ob et h em a i nc l i m a t e f a c t o r s i n f l u e n c i n g l i t t e rd e c o m p o s i t i o n . S o i l a n i m a l sa n dm i c r o -o r g a n i s m sa r ea l s ot h ek e yf a c t o r s i n f l u e n c i n g t h e l i t t e rd e c o m p o s i t i o n .H u m a na c t i v i t i e s a n dh u m a n- i n d u c e dg l o b a l c l i m a t e c h a n g e s u c ha s e l e v a t e d C O 2c o n c e n t r a t i o na n dNs e d i m e n t a t i o na r ea l s o i n f l u e n c i n gt h e r a t eo f l i t t e rd e c o m p o s i t i o nd i r e c t l yo r i n d i r e c t l y . :Forestlitter;

production;

decomposition森林凋落物是林地有机质形成的主要来源, 是森林生态系统物 质循 环和 能量流 动的重要 途径, 其凋落物量及分解过程对森林生态系统物质 循环和能量流动影响极大[ 1] , 对于一个森林生态 系统来说, 森林凋落物及凋落物随时间变化的累 积动态十分重要的, 森林凋落物归还的养分在维 持土壤肥力、 促进森林生态系统正常物质循环和 养分平衡方面具有重大意义[

2 ] .一方面凋落物的 分解使植物中的无机元素逐步归还土壤, 保持了 土壤肥力, 保证了生产力的稳定;

另一方面凋落物 也给土壤生物提供了营养物质, 是生态系统中腐 屑食物链的重要物质基础[

3 ] .同时, 森林凋落物 分解所释放的 C O

2 是大气碳循环的重要组成部 分之一.因此, 森林凋落物分解的研究受到越来 越多的关注[ 4] .我国从2 0世纪6

0 年代开始了凋 落物的相关研究, 主要集中在凋落物的化学性质 及其分解速率等方面[

5 ] , 随着对全球气候变化的 广泛关注, 目前, 凋落物的分解主要在全球背景下 进行研究[ 3, 5] .近 几十 年来, 国内外对森林凋落物的分解研究取得了很大的进展, 本文综述了凋 落物分解研究的一些进展, 影响凋落量及凋落物 分解的影响因子, 讨论了今后的研究方向, 为研究 森林生态系统对全球气候变化的响应提供参考.

1 森林凋落量的影响因素 1.

1 森林凋落物及凋落量概念 森林凋落物又称为枯落物, 是指在生态系统 内, 由地上植物产生, 并归还到地表的全部有机物 总称[

6 ] .它包 括林内乔木和灌木的枯枝、 落叶、 皮、 繁殖器官及林下枯死的本植草物和枯死植物 的根[

7 ] .森林凋落物归还量指单位时间、 单位面 积森林地段上所有森林凋落物的总量, 包括年凋 落归还量和月凋落归还量两个指标, 一般指年凋 落物归还量[

8 ] .凋落物的归还量影响着土壤养分 库、 初级生产力, 并调节生态系统的物质循环和能 量流动[ 9-1

0 ] . 1.

2 森林凋落归还量的影响因素 1. 2.

1 自然因素 影响森林凋落归还量的自然 因素主要包括环境因子和林分因子.环境因子主 要包括光照、 温度和年降水量等气候因素[

1 1 ] , 其 中年平均气温是影 响森 林凋 落量的 主要影响 因子[

1 2] , 有研究发现平均气温与凋落量呈显著正相 关[

1 3] .另外, 土壤、 海拔和纬度因子对森林凋落 物量起间接影响作用, 土壤质地通过土壤的透气 性、 水分状况、 养分状况及微生物活动等均间接影 响森林凋落量[

1 1] .研究表明, 森林凋落物生物量 与纬度及海拔呈 显著负相关[

1 4-1 5] , D r a y等报 道 了凋落量随纬度增加而减少的现象, 王凤友研究 得出了相同的结论[

1 6-1

7 ] .纬度、 海拔等地形因子 主要是通过对光照、 温度、 水分等生态因子的再分 配来影响森林凋落物归还量[

1 8 ] . 影响凋落归还量的林分因子包括林分密度、 森林类型及森林发育状况等[ 5,

1 1] .不同林型, 森 林凋落归还量不同[

1 9] , 年均凋落归还量大小依次 为热带林>

常绿阔叶林>

针阔混交林>

落叶阔叶 林>

针叶林, 不同森林类型间凋落物年总量变化 较大,且森林类型与凋落物量影响极显著[

1 4,

1 8-1

9 ] .张家武、 杨玉盛等人研究发现凋落量 与林分密度成呈正相关, 林分密度越高年凋落物 总量越大[

2 0-2

1 ] .森林的凋落归还量还受森林发 育状况的影响, 不同林龄凋落量不同, 有研究表 明, 林龄与叶量存在一定的正相关[

2 2] , 但姚瑞玲 等人 研究发现, 马尾松凋落物量与林龄呈负相关[

2 3 ] , 田大伦通过研究发现, 近熟林的凋落量最 高, 成熟林最低[

2 4 ] .结论差异的原因可能是由于 立地条件以, 及林分特征的不同所导致[ 5] . 1. 2.

2 人为因素 对森林凋落归还量有直接影 响的人为因素主要是间伐[

2 5] , 间伐后森林凋落归 还量明显下降[

2 5,

2 6] , 一 是间 伐后 林分密度 降低, 二是间伐改善了林下凋落物分解的环境, 加速了 凋落物的分解, 从而使凋落量下降[

2 7,

2 8] .另外人 为对林分施肥等也直接影响凋落量, 有研究发现 随施氮量增加, 凋落量增加[

1 1] .人类活动不仅直 接影响凋落量, 而且由于人类活动导致的全球环 境变化( 如气候变暖、 UV-B辐射增强、 酸沉降和 氮沉降等) , 间接影响凋落量的动态变化[

7 ] .

2 森林凋落物分解的影响因素 2.

1 凋落物性质 凋落物物理性质不同影响着凋落物的分解, 相同条件下, 阔叶树种凋落物较针叶树种凋落物 分解得更快[

2 9] , 针叶凋落物具有较厚的表皮和皮 下脂肪, 表皮表面富含角质层、 蜡质层, 其透水性 能较差, 且较硬的质地影响微生物的分解腐化作 用, 因此降 低凋落物的分解速率[ 2,

3 0 ] .V i t o u s e k 等认为, 即使同一种植物, 但由于海拔不同其叶的 形态不同, 分解速率也不同, 高海拔凋落物的叶厚 度较大、 结构较粗糙, 因而分解更慢[

3 1] . 凋落物化学属性是影响凋落物分解的主要内 在因素.枯落物中 C / N 和C/P是常见的凋落物 分解指标, N / P对枯落物的分解也具有一定的表 征能力, C / N 比和木质素/ N 比 最能 反映 凋 落物 分解的速率, N 和 P通过与 C 耦合控制着枯落物 分解的重要过程[

3 2-3 4] .凋落物中 C / ........