我國(guó)中東部不同氣候帶成熟林凋落物生產(chǎn)和分解及其與環(huán)境因子的關(guān)系

王健健，王永吉，來利明，趙學(xué)春，王 飛，申國(guó)珍，賴江山，魯洪斌，趙春強(qiáng)，鄭元潤(rùn),*

(1. 中國(guó)科學(xué)院植物研究所，北京 100093；2. 中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京 100049；3. 華西亞高山植物園，成都 611830；4. 青城山-都江堰旅游景區(qū)管理局， 成都 611843)

我國(guó)中東部不同氣候帶成熟林凋落物生產(chǎn)和分解及其與環(huán)境因子的關(guān)系

王健健1,2，王永吉1，來利明1，趙學(xué)春1，王 飛3，申國(guó)珍1，賴江山1，魯洪斌4，趙春強(qiáng)4，鄭元潤(rùn)1,*

(1. 中國(guó)科學(xué)院植物研究所，北京 100093；2. 中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京 100049；3. 華西亞高山植物園，成都 611830；4. 青城山-都江堰旅游景區(qū)管理局， 成都 611843)

在大尺度氣候梯度上研究森林凋落物生產(chǎn)分解與氣候因子的關(guān)系，對(duì)于了解森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)有著重要的作用。在寒溫帶的黑龍江呼中、溫帶的吉林長(zhǎng)白山、暖溫帶的北京東靈山、北亞熱帶的湖北神農(nóng)架、中亞熱帶的四川都江堰和浙江古田山，選擇典型地帶性成熟林，設(shè)置72個(gè)樣地。觀測(cè)和研究各地點(diǎn)森林凋落物的產(chǎn)量、凋落動(dòng)態(tài)和分解速率，分析三者與環(huán)境因子之間的關(guān)系，結(jié)果表明：不同氣候帶森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物年產(chǎn)量為亞熱帶森林>暖溫帶森林>溫帶森林>寒溫帶森林。隨緯度的增加，凋落物產(chǎn)量逐漸減少，凋落物產(chǎn)量與森林類型極顯著相關(guān)，與年均溫顯著相關(guān)，而與年均降水關(guān)系不顯著。凋落物生產(chǎn)動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為亞熱帶地區(qū)3個(gè)類型森林生態(tài)系統(tǒng)為雙峰型，暖溫帶、溫帶、寒溫帶3個(gè)類型森林生態(tài)系統(tǒng)為單峰型。凋落物分解速率k表現(xiàn)出了與凋落物產(chǎn)量相似的變化趨勢(shì)，即隨著緯度的增加，分解速率k值逐漸降低，分解速率與年均溫極顯著相關(guān)，與年均降水顯著相關(guān)。

凋落物產(chǎn)量; 凋落物動(dòng)態(tài); 氣候因子; 凋落物分解

森林凋落物是森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各種植物落到地表的葉、枝條、莖、花、果實(shí)以及樹皮的總稱[1]，其生產(chǎn)和分解過程是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的重要環(huán)節(jié)之一。森林凋落物不僅具有涵養(yǎng)水源，保持水土，為樹木生長(zhǎng)提供礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的功能，而且其分解產(chǎn)生的大量二氧化碳等溫室氣體又對(duì)全球變化背景下森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)具有重要影響[2]，同時(shí)凋落物分解產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)又是土壤有機(jī)碳補(bǔ)充的重要來源[3]，因而開展凋落物生產(chǎn)量及分解的研究，不僅有助于闡明森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的規(guī)律，亦有助于更加準(zhǔn)確地評(píng)估森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)對(duì)氣候變化的響應(yīng)[4]。

20世紀(jì)，發(fā)達(dá)國(guó)家的一些學(xué)者已經(jīng)在經(jīng)度、緯度或海拔等形成的氣候梯度上模擬研究了水熱驅(qū)動(dòng)因子對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物產(chǎn)生和分解的長(zhǎng)期影響，如著名的瑞典氣候樣帶研究,加拿大站點(diǎn)間凋落物分解試驗(yàn)，美國(guó)站點(diǎn)間凋落物分解長(zhǎng)期觀測(cè)試驗(yàn)等，這些研究對(duì)于評(píng)估凋落物生產(chǎn)和分解對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)發(fā)揮了重要作用[5]。與此同時(shí)，我國(guó)學(xué)者也開展了大量有關(guān)凋落物的研究工作，但主要集中在同一研究地點(diǎn)不同森林類型或同一森林類型下不同樹種的凋落物產(chǎn)量、分解速率及養(yǎng)分歸還等方面的研究。如張德強(qiáng)等[6]對(duì)鼎湖山演替系列季風(fēng)常綠闊葉林凋落物的研究、孔維靜等[7]對(duì)四川省茂縣四種人工林凋落物的研究、春敏莉等[8]對(duì)神農(nóng)架巴山冷杉林凋落量的研究，張新平等[4]對(duì)中國(guó)東北長(zhǎng)白山、帽兒山、涼水、根河主要森林類型凋落物的研究等，但對(duì)于跨區(qū)域、大尺度的凋落物產(chǎn)量和分解過程及其與環(huán)境因子關(guān)系的研究還較少[9]。森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物的分解和產(chǎn)生主要受氣候、環(huán)境及森林生態(tài)系統(tǒng)組成的影響[2- 3]，因而要探討森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物產(chǎn)生和分解規(guī)律，進(jìn)行大尺度、區(qū)域性研究非常必要。本項(xiàng)研究以位于寒溫帶的呼中、溫帶的長(zhǎng)白山、暖溫帶的北京東靈山、北亞熱帶的神農(nóng)架、中亞熱帶的四川都江堰和浙江古田山等位于不同氣候帶的森林生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，上述6類生態(tài)系統(tǒng)可以代表我國(guó)由北至南的部分熱量梯度及由東至西的水分梯度。通過觀測(cè)森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物的產(chǎn)生與分解，闡明跨區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物產(chǎn)生和分解的基本過程，探討在不同水熱因子驅(qū)動(dòng)下不同森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物產(chǎn)生和分解的規(guī)律，為全球變化條件下我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物及碳循環(huán)研究提供科學(xué)依據(jù)[10]。

1 研究地點(diǎn)與方法

1.1 研究地點(diǎn)和樣地設(shè)置

研究地點(diǎn)設(shè)置在位于不同區(qū)域的6個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，所有實(shí)驗(yàn)均在隸屬于中國(guó)科學(xué)院的6個(gè)野外生態(tài)站和植物園內(nèi)開展，包括：黑龍江呼中北方森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站(呼中站)、吉林長(zhǎng)白山森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站(長(zhǎng)白山站)、北京東靈山森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站(北京站)、浙江古田山森林生物多樣性與氣候變化定位研究站(古田山站)、湖北神農(nóng)架生物多樣性定位研究站(神農(nóng)架站)、中國(guó)科學(xué)院植物研究所四川省都江堰市華西亞高山植物園(華西植物園)，各研究地點(diǎn)概況見表1。在這6個(gè)站(園)內(nèi), 選擇生長(zhǎng)情況基本一致的地帶性成熟森林群落設(shè)立固定觀測(cè)樣地各3個(gè)，每個(gè)樣地面積為600 m2(20 m×30 m)。

表1 研究地點(diǎn)的地理位置、氣候和植被情況

2.1 凋落物收集

凋落物的收集均采用直接收集法。在每個(gè)研究區(qū)的每個(gè)樣地內(nèi)按照一定距離隨機(jī)設(shè)置4個(gè)面積為1 m2(1 m×1 m×0.25m)的收集器，收集框口距地表50 cm，每月收集1次。在65℃下烘干至恒重后稱重，每個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)3個(gè)樣地的收集器凋落物質(zhì)量的平均值為該森林生態(tài)系統(tǒng)該月凋落物產(chǎn)量，每月凋落物產(chǎn)量累加即為該森林生態(tài)系統(tǒng)全年凋落物產(chǎn)量。

2.2 凋落物分解

用網(wǎng)袋法進(jìn)行分解實(shí)驗(yàn)，網(wǎng)袋大小為15cm ×20cm，網(wǎng)孔為1 mm ×1mm，每個(gè)分解袋內(nèi)裝入10 g風(fēng)干樣品，凋落物分解實(shí)驗(yàn)均在相應(yīng)的森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行。分解袋貼近地表放置，在每個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)每個(gè)樣地內(nèi)放置12個(gè)分解袋，每隔2個(gè)月的月末收回1次，3個(gè)樣地每次共收回6個(gè)分解袋。凋落物分解袋取回后首先稍作烘干，后用柔軟的毛刷仔細(xì)剔除泥土等雜質(zhì)后在65℃下烘干并稱重。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

凋落物的分解速率常數(shù)k按Olson[11]提出的公式計(jì)算:

xi/x=e-kt

式中，xi為凋落物的殘留量(g)，x為凋落物的起始質(zhì)量(g)，t為凋落物的分解時(shí)間(a)。

數(shù)據(jù)處理在SPSS16.0系統(tǒng)下完成，采用sigmaplot 10.0軟件作圖。

3 結(jié)果與討論

3. 1 凋落物產(chǎn)量及其影響因素

3.1.1 凋落物產(chǎn)量

由表2可見，2008年11月—2009年10月呼中興安落葉松林凋落物產(chǎn)量為(249.29± 29.71)g m-2a-1，介于趙鵬武等[12]大興安嶺地區(qū)興安落葉松188.64 g m-2a-1和322.26 g m-2a-1凋落物量的觀察結(jié)果之間；長(zhǎng)白山紅松針闊葉混交林凋落物產(chǎn)量為(374.64± 28.69) g m-2a-1，略低于李雪峰等[8]長(zhǎng)白山凋落物產(chǎn)量402.6 g m-2a-1的研究結(jié)果；北京東靈山遼東櫟林凋落物產(chǎn)量為(396.19± 57.45) g m-2a-1，介于凌華等[14]暖溫帶落葉闊葉林凋落物產(chǎn)量162—756 g m-2a-1的結(jié)果；古田山甜儲(chǔ)林凋落物產(chǎn)量為(574.06± 55.43) g m-2a-1；略高于張磊等[14]古田山的研究結(jié)果(532.05 g m-2a-1)；神農(nóng)架米心水青岡-曼青岡林凋落物產(chǎn)量為(910.98± 73.94) g m-2a-1；都江堰栲樹-青岡櫟林凋落物產(chǎn)量為(830.18± 56.81) g m-2a-1；以上3個(gè)區(qū)域的研究結(jié)果均介于亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物產(chǎn)量的范圍內(nèi)(300—1100 g m-2a-1)[15]。方差分析表明，六個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物產(chǎn)量之間存在顯著差異，不同氣候區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物產(chǎn)量的總體趨勢(shì)是亞熱帶(古田山、神農(nóng)架和都江堰)>暖溫帶(北京東靈山)>溫帶(長(zhǎng)白山)>寒溫帶(呼中)，即隨著緯度的增加，凋落物產(chǎn)量逐漸減少[ 16- 17]。

表2 六個(gè)地點(diǎn)各森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物年產(chǎn)量

3.1.2 凋落物產(chǎn)量的影響因素

表3凋落物產(chǎn)量和森林類型、氣候因子的相關(guān)系數(shù)

Table3Correlationbetweenlitterproductionandclimate,communitystructure

凋落物總量LitterproductionP森林類型Foresttype0.95**0.003年均溫MAT0.88*0.02年降水量MAP0.580.23緯度Longitude-0.84*0.046

MAT: Mean annual temperature, MAP: Mean annual precipitation

對(duì)凋落物產(chǎn)量與森林類型、氣候和地理因子間關(guān)系的分析表明，總凋落物量與森林類型和年均溫呈正相關(guān)，與緯度呈負(fù)相關(guān)，但與年均降水無顯著相關(guān)性(表3)，這與張德強(qiáng)等[6]、凌華等[14]的研究結(jié)果基本一致。張新平等[4]在東北地區(qū)的研究表明不同森林類型凋落物產(chǎn)量與年均溫正相關(guān)，與緯度負(fù)相關(guān)，與森林類型為不顯著相關(guān)關(guān)系。這可能是由于本項(xiàng)研究覆蓋了從亞熱帶到寒帶6個(gè)研究區(qū)域，尺度更大，森林生態(tài)系統(tǒng)類型差異更為明顯，因而，森林生態(tài)系統(tǒng)類型對(duì)凋落物產(chǎn)量的影響最大，其次是年均溫與緯度，進(jìn)一步驗(yàn)證了在不同尺度上影響凋落物產(chǎn)量的主導(dǎo)因子不同的結(jié)論[4]。

本文同處亞熱帶的古田山、神農(nóng)架和都江堰，緯度和年均溫度基本相同，但古田山凋落量產(chǎn)量卻明顯低于神農(nóng)架和都江堰，表明可能存在其他因素影響凋落物的產(chǎn)生，這也與前面有關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)類型是影響凋落物產(chǎn)量主要因素的分析相一致。

由于不同地帶性森林生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)量化較為困難，本文僅對(duì)凋落物產(chǎn)量與年均溫、年降水、經(jīng)度、緯度、海拔等因子進(jìn)行逐步回歸分析，得到如下回歸方程：

Y=27.967X+327.026 (r=0.968，P=0.018 )

式中，Y為年凋落物產(chǎn)量，X為年均溫。

逐步回歸分析表明，年凋落物產(chǎn)量與年均溫之間存在顯著線性關(guān)系。凌華等[13]在總結(jié)國(guó)內(nèi)發(fā)表文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上認(rèn)為：中國(guó)森林凋落物產(chǎn)量與年均降水無顯著相關(guān)性，Liu等[18]認(rèn)為歐亞大陸大部分地區(qū)溫度比降水對(duì)森林凋落物產(chǎn)量的影響更大。本文的相關(guān)和回歸分析表明，年均降水量并不是我國(guó)亞熱帶到寒溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物生產(chǎn)的主要影響因子。林波等[19]、鄭征等[20]認(rèn)為緯度、海拔等地理因子是通過對(duì)光、溫、水等生態(tài)因子的影響而對(duì)凋落物生產(chǎn)產(chǎn)生影響，且主導(dǎo)因子是年均溫。本文的研究結(jié)果表明我國(guó)亞熱帶到寒溫帶森林凋落物產(chǎn)量主要受森林類型和溫度的影響。根據(jù)IPCC[21]報(bào)告預(yù)估，未來氣溫將以每10a大約升高0.2°C的速率變暖，而溫度的上升，必然會(huì)帶來氣候帶的移動(dòng)，影響植物的生長(zhǎng)和演替，從而改變森林類型[22,5]，進(jìn)而增加森林凋落物的生產(chǎn)[23]，這將會(huì)對(duì)我國(guó)以及全球碳收支的評(píng)估帶來更多的不確定性。

3.2 凋落物生產(chǎn)的季節(jié)動(dòng)態(tài)及其影響因素

凋落物生產(chǎn)的季節(jié)動(dòng)態(tài)主要受森林組成樹種的生物學(xué)特性、氣候條件、以及地理因素等環(huán)境條件的影響，森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物產(chǎn)量具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律，其季節(jié)動(dòng)態(tài)模式有單峰型、雙峰型或不規(guī)則類型[6, 17]。本文6個(gè)研究區(qū)域有3個(gè)處于亞熱帶、其它3個(gè)分別處于暖溫帶、溫帶、寒溫帶，由于地跨多個(gè)區(qū)域，因而表現(xiàn)出了不同的季節(jié)變化特點(diǎn)(圖1)。

圖1 我國(guó)不同區(qū)域6種森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物產(chǎn)量月動(dòng)態(tài) Fig.1 Seasonal pattern of litter production for six forest types in mid and eastern China

由圖1可見，處于亞熱帶的3個(gè)地點(diǎn)凋落節(jié)律均呈現(xiàn)雙峰型。古田山凋落高峰發(fā)生在雨季的4月份和旱季的11月份；都江堰凋落高峰發(fā)生在雨季的5月份和旱季的10月份；神農(nóng)架凋落高峰發(fā)生在雨季的5月份和旱季的10月份。張德強(qiáng)[6]認(rèn)為在熱帶亞熱帶地區(qū)出現(xiàn)雙峰型凋落節(jié)律，主要是由于雨季時(shí)，林分剛剛郁閉，林冠下的樹葉，由于接受不到充足的陽(yáng)光，導(dǎo)致在雨季出現(xiàn)葉片凋落峰值，而第2個(gè)凋落高峰的出現(xiàn)，是由于秋季溫度降低，為降低養(yǎng)分和水分的消耗，導(dǎo)致大量生理性落葉，這可能是樹種對(duì)低溫環(huán)境長(zhǎng)期適應(yīng)的結(jié)果[24]。

由圖1可見，位于暖溫帶、溫帶、寒溫帶地區(qū)的3個(gè)研究地點(diǎn)的森林生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為單峰型凋落規(guī)律。其中北京東靈山凋落高峰發(fā)生在10月份，主要由于秋季溫度降低，生長(zhǎng)季結(jié)束，樹葉樹枝等器官大規(guī)模脫落。長(zhǎng)白山凋落高峰發(fā)生在10月份，但由圖1可見7月凋落物產(chǎn)量明顯高于春季，可能是由于夏季森林生長(zhǎng)旺盛，郁閉度高，底層樹葉得不到充足陽(yáng)光，光合作用受阻，養(yǎng)分不足而死，導(dǎo)致出現(xiàn)小的凋落高峰。10月的凋落高峰是由于秋季溫度降低，生長(zhǎng)季結(jié)束，各器官開始凋落所致。這與王斌等[17]的研究結(jié)果基本一致。呼中凋落高峰出現(xiàn)在9月，10月凋落物產(chǎn)量已開始下降，主要是由于緯度較高，溫度下降較快，凋落物產(chǎn)生時(shí)間較其它地點(diǎn)為早。由本文研究結(jié)果可見，位于亞熱帶地區(qū)的3個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)凋落節(jié)律基本一致；而地處暖溫帶、溫帶、寒溫帶地區(qū)的森林凋落節(jié)律雖然都呈單峰型，但卻表現(xiàn)出各自的變化特點(diǎn)。

3.3 凋落物分解速率及其與氣候因子的關(guān)系者們?cè)絹碓街匾暛h(huán)境因子對(duì)洲 近

凋落物的分解過程實(shí)際上是包括生物、化學(xué)以及物理變化的一系列復(fù)雜過程[25]，凋落物的分解一般以分解速率指數(shù)k表示，k值越大, 表明凋落物分解速率越快[26]。本文采用Olson指數(shù)方程, 以年為時(shí)間單位, 模擬計(jì)算凋落物分解速率k(表3)。以往研究表明，影響凋落物分解速率的氣候因子主要是溫度和濕度[27]。本文對(duì)k值與年均溫、年均降水進(jìn)行相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)見表4。

表4 不同區(qū)域6種森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解系數(shù)k

不同字母表示差異顯著

位于亞熱帶的古田山、神農(nóng)架、都江堰凋落物分解速率k分別為0.79、0.92、0.8(表4)。李榮華等[28]認(rèn)為在不同實(shí)驗(yàn)時(shí)間條件下，亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解速率k值的變化范圍為0.78—1.3。本文研究結(jié)果位于這一范圍內(nèi)。北京東靈山凋落物分解速率為0.36，接近黃建輝[29]北京東靈山遼東櫟森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解速率(0.325)的報(bào)道。長(zhǎng)白山凋落物分解速率為0.26，與郭忠玲等[30]在長(zhǎng)白山測(cè)定的紅松闊葉林枝條的分解速率(0.24)差別不大。呼中凋落物分解速率為0.13，與趙鵬武等[12]在內(nèi)蒙古大興安嶺興安落葉松林區(qū)測(cè)定的凋落葉片分解速率(0.0548)差別較大，本文的測(cè)定在在黑龍江呼中原始林區(qū)進(jìn)行，凋落物分解速率的差異可能是由于地理位置、林齡及氣候的不同造成的。

凋落物分解速率k表現(xiàn)出隨緯度增加而降低的趨勢(shì)，6個(gè)地帶性森林生態(tài)系統(tǒng)所處氣候帶分解速率大小順序?yàn)閬啛釒?暖溫帶>溫帶>寒溫帶。方差分析表明亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解速率與其它3個(gè)地帶森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解速率差異顯著，可能是因?yàn)閬啛釒昃鶞囟容^高。氣候在大尺度上對(duì)凋落物分解的影響十分明顯，各氣候帶中凋落物的分解速率順序?yàn)闊釒?亞熱帶>溫帶>寒溫帶[16]。宋新章等[5]認(rèn)為除暖溫帶外，不同樹種的凋落物分解速率在我國(guó)東部表現(xiàn)出隨緯度的增加而降低，這與本文研究結(jié)果基本一致。

表5不同區(qū)域6種森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解速率與氣候因子的相關(guān)系數(shù)

Table5Correlationbetweentheratesofdecompositionandclimaticfactors

氣候Climate分解系數(shù)DecompositionrateP年均溫MAT0.96**0.002年均降水量MAP0.82*0.048

MAT: Mean annual temperature; MAP: Mean annual precipitation

*差異顯著；**差異極顯著

對(duì)6種森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解速率與氣候因子的相關(guān)分析表明凋落物分解速率與年均溫極顯著相關(guān)，與年均降水顯著相關(guān)(表5)，也即隨溫度的升高和降水的增加，凋落物分解速率升高。這與Moore等[26]、彭少麟等[31]的研究結(jié)果基本一致。

通過對(duì)分解速率k與年均溫、年降水、經(jīng)度、緯度和海拔等因子的逐步回歸分析，建立如下回歸方程：

Y=0.038X+0.232 (r=0.97，P=0.002)

式中，Y為凋落物分解速率，X為年均溫。

逐步回歸分析表明，凋落物分解速率受溫度的影響更大，表明影響我國(guó)中東部森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解速率的主導(dǎo)因子是年均溫，其次是年降水。

凋落物分解速率并不僅僅由氣候因素決定，還與生物因素(土壤動(dòng)物、微生物的活動(dòng)等)、基質(zhì)條件(凋落物本身的元素構(gòu)成、土壤理化性質(zhì)等)等多方面因素有關(guān)。凋落物分解也是一個(gè)復(fù)雜的過程，包括碎裂、異化和淋溶三個(gè)過程的綜合，其中，凋落物被分解為顆粒狀的碎屑過程，稱為碎裂；有機(jī)物質(zhì)在酶的作用下，從聚合體變成單體，稱為異化；淋溶是指可溶性物質(zhì)被水所淋洗出來[32]?？梢姷蚵湮锓纸馐且幌盗猩锱c非生物相互作用的結(jié)果，氣候因素只是其中一個(gè)重要的非生物因素，氣候因素往往通過影響生物因素和基質(zhì)條件而間接影響凋落物的分解速率。如溫度升高，會(huì)導(dǎo)致土壤微生物、動(dòng)物酶活性的改變，進(jìn)而影響凋落物的分解速率，因此有必要在將來的研究中加強(qiáng)綜合因素影響的實(shí)驗(yàn)研究。

4 結(jié)論

位于不同氣候帶的6個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)年凋落物產(chǎn)量趨勢(shì)為亞熱帶>暖溫帶>溫帶>寒溫帶，凋落物產(chǎn)量與森林類型呈極顯著相關(guān)關(guān)系，與年均溫呈顯著相關(guān)關(guān)系，與年降水關(guān)系不明顯。亞熱帶地區(qū)3個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)月凋落節(jié)律均為雙峰型，而暖溫帶、寒溫帶和寒溫帶均為單峰型。

6個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解速率，隨溫度和降水的增加而增大，表現(xiàn)為亞熱帶>暖溫帶>寒溫帶>寒帶，凋落物分解速率表現(xiàn)出明顯的氣候地帶性，與溫度、降水條件關(guān)系密切相關(guān)，其中溫度的影響更大。

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LitterproductionanddecompositionofdifferentforestecosystemsandtheirrelationstoenvironmentalfactorsindifferentclimaticzonesofmidandeasternChina

WANG Jianjian1,2, WANG Yongji1, LAI Liming1, ZHAO Xuechun1, WANG Fei3, SHEN Guozhen1, LAI Jiangshan1, LU Hongbing4, ZHAO Chunqiang4, ZHENG Yuanrun1,*

1InstituteofBotany,ChineseAcademyofSciences,Beijing100093,China2GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China3WestChinaSubalpineBotanicalGarden,Chendu611830,China4QingchengMountain-DujiangyanScenicSpotsAuthority,Chendu611843,China

Production and decomposition of plant litter is one of the most important processes in terrestrial ecosystems. This process could be affected by climate, which elucidates that the spatial patterns and environmental regimes, which regulate the process, are essential to understand the mechanism of ecosystem functioning in both local and broad scales. However, the pattern of the process in large scales along environmental gradients in mid- and eastern China was poorly understood. The aim of the present work was to quantify litter production and its decomposition rate in forest ecosystems from subtropical to temperate zones with a view to gaining further insights into the recycling of above-ground organic matter. Data from 72 plots in six major forest types in China was used to clarify litter production and decomposition in six forest ecosystems and their relations with environmental factors in different climatic zones including Huzhong in Heilongjiang province, Mt. Changbai in Jilin province, Mt. Dongling in Beijing municipality, Mt. Gutian in Zhejinag province, Shennongjia in Hubei province, and Dujiangyan in Sichuan province. The storage of litter fall was in the sequence of: Shennongjia>Dujiangyan> Mt.gutian>Mt. Dongling>Mt. Changbai>Huzhong. The annual litter production for Shennongjia, Dujiangyan, Mt.gutian, Mt. Dongling, Mt. Changbai, Huzhong were averaged at 910.98, 830.18, 574.06, 396.19, 374.64, and 249.29 gm-2a-1, respectively. Annual litter fall production was highly significant in relation to forest type and positively related to mean annual temperature, but was not significantly related to mean annual precipitation. There were two litter fall peaks in the subtropical forests in a year, one in spring (from April to May) and the other in autumn (October and November), while there was just on peak in the cold temperate, temperate and warm temperate forests, which occurred in autumn (from September to October). The litter decomposition rate (k) was consistent with litter fall production, and the k value decreased with increasing latitude. The annual litter decomposition rate (k) for Shennongjia, Dujiangyan, Mt.gutian, Mt. Dongling, Mt. Changbai, Huzhong were averaged at 0.13, 0.26, 0.36, 0.79, 0.92, and 0.8, respectively. A simple regression model was capable of explaining the majority of climatic effects on litter production and the decomposition rates of various litter types tested in different environments over geographical regions. In conclusion, mean annual temperature is the most important environment variable affecting litter decomposition rate, followed by mean annual precipitation.

litter production; the dynamic of litter fall; climatic factors; litter decomposition

植被與環(huán)境變化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助課題

2012- 05- 15;

2013- 02- 22

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhengyr@ibcas.ac.cn

10.5846/stxb201205150719

王健健，王永吉，來利明，趙學(xué)春，王飛，申國(guó)珍，賴江山，魯洪斌，趙春強(qiáng)，鄭元潤(rùn).我國(guó)中東部不同氣候帶成熟林凋落物生產(chǎn)和分解及其與環(huán)境因子的關(guān)系.生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(15):4818- 4825.

Wang J J, Wang Y J, Lai L M, Zhao X C, Wang F, Shen G Z, Lai J S, Lu H B, Zhao C Q, Zheng Y R.Litter production and decomposition of different forest ecosystems and their relations to environmental factors in different climatic zones of mid and eastern China.Acta Ecologica Sinica,2013,33(15):4818- 4825.