胜山阔叶红松林粗木质残体空间分布格局

为探究胜山阔叶红松(Pinus koraiensis)林粗木质残体(Coarse woody debris,CWD)的形成过程及机制,采用点格局分析法对10.4 hm^(2)大型样地内不同分类的CWD的空间格局、空间关联性进行了研究。结果表明:(1)总CWD在0—7 m尺度聚集分布,7—50 m尺度随机分布。(2)腐烂等级5级CWD、倒木、伐根在所有尺度随机分布;其他CWD随尺度增大由聚集分布转为随机分布,但格局尺度不同(在2—10 m之间)。(3)大、中径级与小径级CWD在0—4 m、0—6 m尺度正相关;高腐烂等级与低腐烂等级CWD在0—5 m尺度以内正相关;枯立木与倒木在0—4 m尺度正相关;落叶松(Larix gmelinii)CWD与小径级、腐烂等级2级的红皮云杉(Picea koraiensis)CWD在0—3 m尺度正相关,与中径级、腐烂等级1、2级在13—16 m尺度负相关。胜山阔叶红松林CWD的形成是由树种特性、小尺度的个体竞争、大尺度的自然衰老、外界干扰、生境异质性等共同决定的;大、中径级对小径级CWD、先形成对后形成CWD、枯立木对倒木具有一定的正向影响,落叶松对红皮云杉CWD在小尺度有正向影响,而在稍大尺度有负面影响;在一定程度上揭示了该林型CWD的形成过程和机制。

森林粗木质残体分解因素的研究进展

森林中的粗木质残体(CWD)不仅是生态系统重要的碳和养分储存库,同时也在森林更新、养分循环以及维持生物多样性等方面起到重要的作用。其结构性质随着环境和时间的变化而发生改变,有诸多因素影响其分解过程。为此,概述CWD的概念,将影响其分解的因子分为三大部分,探讨环境变化、分解者以及木材特性对CWD分解的影响以及作用机制。结果表明,在全球尺度上,气候因子是影响分解的主要原因,而局域尺度上则取决于分解者群落和木材特性。土壤动物通常在分解早期通过破碎CWD来促进分解,而微生物群落则在CWD分解的全过程中产生积极(或消极)影响。此外,木质素、萜类、酚类等化合物含量越高的木材分解越缓慢。最后对未来研究进行展望,以期在全球气候变化的环境下,能够完善全球碳循环模型并为生态环境保护提供理论依据。

南岭国家级自然保护区地上粗木质残体质量估算模型构建

为了更好地支撑广东南岭国家级自然保护区以及附近森林生态系统碳储量和碳汇估算,研究采用广东南岭国家级自然保护区海拔400~1800 m之间阔叶林和针阔混交林中采集的300个粗木质残体(Coarse wood debris,CWD)样品,以分解等级和体积参数为自变量构建CWD质量估算模型。CWD样品平均直径3.332~5.919 cm,平均长度1.55~2.80 m,平均密度0.150~0.224 g·cm^(-3)。尽管直径、长度和密度在个体和样地之间的差异较大,但总体上不随海拔和森林类型而变化,代表性较好。CWD分解等级对样品特征有显著影响,样品密度随分解等级增加而下降。建立的模型拟合度高,分解等级和体积参数均能有效解释CWD质量变化。

森林生态系统中粗木质残体研究进展

粗木质残体通常是指森林生态系统中自然死亡或由于人为干扰形成的具有一定粗头直径的枯立木、倒地尚未分解和处于分解中的树干(倒木)、大枯枝和树桩,是森林生态系统重要的结构性和功能性单元,具有养分循环、碳库储存、群落更新以及为其他有机体提供生境等重要功能。本研究综述了国内外近年来关于粗木质残体在成因、分类、分布、生态功能等方面的研究进展,并对未来研究进行了展望,以期为粗木质残体研究提供参考。

粗木质残体(CWD)的生态功能及其对森林更新的影响研究进展

CWD是特别重要的扎根介质,可以作为种子萌发、幼苗生长和发育的生长基质,能起到保育苗木的作用,且森林中树木倒伏形成的CWD及林窗对种子的传播具有重要作用.本文结合对CWD的基本功能研究,概括了新近有关CWD对森林植物种群更新方面的功能研究进展.同时,指出了未来CWD研究的重点方向应该是加强CWD生态功能的机理性以及更新幼苗存活的持续性研究,并从多维度开展CWD作用的系统性研究.

森林生态系统粗木质残体分解研究动态

粗木质残体(CWD)是森林生态系统中重要且敏感的碳库和养分库,在碳循环与碳平衡的研究中具有重要地位与作用。系统把握CWD分解的方法体系及影响因素,对森林生态系统的能量流动及物质循环、判断其在全球碳循环与碳平衡中的地位和作用、完善营林策略、维护森林生态系统完整性和稳定性等方面具有重要意义。本研究从CWD的分解过程、分解速率量化方法、分解过程模型和影响分解的主要因素等方面系统总结了CWD分解相关研究进展,综述了分解速率的3种研究方法(长期监测法、空间代时间法和分解向量法)以及驱动CWD分解的因素除树种、树木尺寸、着地状态外,还受环境因素(温度和水分,还包括光强、大气氮沉降、树冠开阔度、分解者主场效应、分解者类型与亲和性)的影响。通过分析目前CWD分解研究中的不足,提出3点展望:1)建立长期监测体系,利用高精度时间分辨率数据了解不同尺度上CWD分解的动态变化规律;2)完善分解模型,对CWD分解进行长期监测研究,探究不同地区分解模式的异同;3)考虑由干扰引起的分解变化所导致的净碳通量特征及林分异质生境对CWD分解的影响。

林芝云杉林粗木质残体储量特征

【目的】粗木质残体(CWD)是林芝云杉林中重要的结构性和功能性组成要素,其储量特征是研究CWD的基础。采用国际上统一的分类标准对林芝云杉林CWD进行分类并调查其储量和影响因素,有利于在全球范围内进行结果比较,从而整合和完善全球CWD数据。【方法】在西藏自治区波密县岗乡云杉林自然保护区内内设置1 hm^(2)样方,对样方内环境因子、CWD类型、分解等级和径级进行调查,并分析其对CWD储量的影响。【结果】林芝云杉林内CWD的密度、体积和储量分别为191株/hm^(2)、261.966 m^(3)/hm^(2)、80.72 t/hm^(2)。林内主要以10~20、20~30、30~40 cm径级倒木分布为主,CWD总体径级储量顺序为:大径级(61.25%)>中径级(28.55%)>小径级(10.20%);分解等级以Ⅱ、Ⅲ等级为主。不同分解等级CWD储量变化为:Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅴ,倒木储量与CWD总体变化规律一致,枯立木和大枝储量分布为:Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅴ,树桩密度较小,主要为Ⅰ级。林内倒木、枯立木、大枝和树桩储量分别为77.26、2.78、0.31和0.37 t/hm2。其中倒木在密度、体积和储量中占比最高,是CWD的主要贡献者,构成林芝云杉林CWD的主体。【结论】林芝云杉林CWD储量与全球针叶林CWD储量的平均值相近,可能与藏东南的水热条件、树种组成、森林植被类型和分布规律等因素相关。本文通过对藏东南林芝云杉林CWD的研究可为藏东南云杉林的可持续发展与经营提供科学依据。

亚热带低山丘陵次生阔叶林米槠粗木质残体的短期分解速率与养分释放规律

【目的】探明不同分解等级下亚热带低山丘陵次生阔叶林内粗木质残体(coarse woody debris,CWD)的短期分解规律,为深入理解全球变化背景下亚热带森林生态系统的CWD分解机制及碳循环研究提供基础数据。【方法】以亚热带低山丘陵福建泰宁猫儿山国家森林公园次生阔叶林优势种米槠为对象,采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5级分解等级对粗木质残体进行分等定级,同时测定林下不同分解等级CWD的分解速率和养分含量。【结果】CWD分解1 a后的质量残留率大小排序为:Ⅴ(69.10%)>Ⅳ(58.30%)>Ⅱ(56.68%)>Ⅰ(45.22%)>Ⅲ(31.06%);CWD分解速率均符合单因指数模型,k值大小排序为:Ⅲ(1.215)>Ⅰ(0.871)>Ⅱ(0.592)>Ⅳ(0.489)>Ⅴ(0.348),分解等级Ⅲ的分解速率显著高于其他等级(P<0.05);5种分解等级的CWD分解95%需要的时间排序为:Ⅴ(8.609 a)>Ⅳ(6.127 a)>Ⅱ(5.061 a)>Ⅰ(3.440 a)>Ⅲ(2.466 a)。分解1 a的过程中,CWD的全碳(total carbon,TC)、Mg含量逐渐降低,全氮(total nitrogen,TN)、全磷(total phosphorus,TP)、全钾(total potassium,TK)含量先下降后升高,Ca含量先升高后下降;分解1 a后,5个分解等级的CWD的TC残留率均在50%左右,等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的Mg残留率在30%左右,TC和Mg均表现为净释放;除等级Ⅰ、Ⅲ的TP表现为净释放外,等级Ⅴ的TN、TP、TK和Ca均表现为净累积。【结论】虽然存在元素的净释放,但是由于TC和其他主要元素的释放速率较慢,因而次生阔叶林粗木质残体是森林中重要的C库和长期的元素来源。

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。

格氏栲天然林与人工林粗木质残体碳库及养分库

福建三明格氏栲天然林及在其采伐迹地上营造的33年生格氏栲人工林和杉木人工林粗木质残体现存量与季节动态、C库及养分库的研究表明,格氏栲天然林、人工林和杉木人工林粗木质残体现存量分别为1 32、0 4 6和0 2 3t·hm- 2 。3种林分粗木质残体现存量的季节变化模式均为夏季>冬季>秋季>春季。格氏栲天然林粗木质残体C贮量为0 78t·hm- 2 ,分别是格氏栲人工林和杉木人工林的4 1 1倍和7 0 9倍;格氏栲天然林粗木质残体C库与2种人工林间差异显著(P <0 0 5)。格氏栲天然林、人工林和杉木人工林粗木质残体养分贮量分别为1 4 1 6、2 90和0 95kg·hm- 2 ;格氏栲天然林粗木质残体中各种养分贮量均最高。与人工林相比,天然林粗木质残体现存量、C和养分贮量均最大。

溪流粗木质残体的生态学研究进展

粗木质残体 ( CWD)是森林或溪流生态系统中残存的超过一定直径大小的站杆、倒木、枝桠及根系等死木质物的总称 ,溪流 CWD对于溪流生态系统的稳定、水生生物多样性、河槽形态及其变化过程有着重要的作用。对溪流 CWD的产生和分类 ,溪流 CWD贮量、分布和动态 ,以及溪流 CWD的功能和管理分别进行了总结。并指出应尽快在国内开展溪流CWD的研究和管理。

西藏色季拉山急尖长苞冷杉原始林粗木质残体空间格局分析

粗木质残体(Coarse woody debris,CWD)的空间格局反映了森林群落的死亡格局和干扰格局,在一定程度上体现了群落内林木的死亡过程。采用相邻网格法对色季拉山急尖长苞冷杉(Abies georgei var.smithii)原始林1 hm^2固定样地内CWD进行调查,从CWD类型、腐烂等级、径级3个方面对CWD空间分布格局进行分析。结果表明:样地内CWD总密度为582株/hm^2,倒木占55.33%,是CWD的主要输入形式。CWD密度在腐烂等级上的分布可用多项式拟合(R^2=0.9973),在径级上的分布可用指数衰减模型拟合(R^2=0.9746),且在不同类型、腐烂等级及径级上的分布差异较大。在50 m尺度内,CWD整体表现为小尺度的集群分布和中、大尺度的随机分布。在3种CWD分类中,仅有大枯枝、Ⅰ级腐烂、径级ⅠCWD在小尺度或中尺度表现为较强的集群分布,其余则均以随机分布为主,只是在个别尺度达到或接近集群分布。不同类型CWD间整体关联不显著,只有枯立木与大枯枝在0—21 m尺度内达到显著负关联。CWD空间分布格局是急尖长苞冷杉原始林的重要结构特征,在很大程度上决定着林下植物群落及林型自然更新格局。

人为干扰对长白山红松针阔叶混交林粗木质残体的影响

研究人为干扰(森林采伐)对长白山红松针阔叶混交林(天然林和择伐林)粗木质残体的影响。结果表明天然林和择伐林的粗木质残体平均材积分别为78.88和41.7m3.hm-2;天然林粗木质残体大部分径级2～40cm,其中倒木、枯立木和伐桩分别占总材积的94%、5.8%和0.2%,择伐林粗木质残体大部分径级11～50cm,其中倒木、枯立木和伐桩分别占总材积的41%、4%和55%。天然林和择伐林粗木质残体的覆盖面积分别为376.2和189.3m2.hm-2;天然林和择伐林倒木腐烂级为E的倒木分别占33.5%和14%。择伐活动明显减少了森林倒木的数量。为促使采伐后的森林能维持原始林粗木质残体的结构特征,现行的森林管理措施应进行必要的调整。

缙云山常绿阔叶林粗木质残体储量及特征

【目的】实地调查缙云山常绿阔叶林粗木质残体(CWD)的储量和特征,分析其影响因素,为深入认识常绿阔叶林生态系统中与粗木质残体相关的物质循环等关键生态过程提供理论依据,并为全球碳汇及相关学科的研究提供基础数据。【方法】以缙云山常绿阔叶林内已建立的2块0.5 hm^2样地为对象,调查并分析样地CWD的储量、类型组成、分解等级、径级分布格局以及地形对CWD储量的影响。【结果】缙云山常绿阔叶林CWD储量为38.42 t·hm^(-2),其中倒木、枯立木、大枯枝和木桩储量分别为27.70,4.91,2.91和2.90 t·hm^(-2),倒木是CWD的主要组成部分; CWD的树种组成与群落优势树种的组成相似,栲占CWD总量的88.44%;从径级分布来看,直径>35 cm的倒木和枯立木是CWD的主体; CWD主要处于分解中后期,中级分解和高级分解CWD的比例分别为63.20%和23.01%;地形对CWD的分布具有显著影响,坡面和山脊CWD储量高于沟谷(P<0.01)。【结论】缙云山常绿阔叶林CWD储量较大,处于该类森林系统的前列; CWD主要以处于分解中后期的优势种大径级倒木和枯立木为主,并主要分布在坡面和沟谷。在森林管理中应降低对CWD的人为干扰和去除,维持森林中枯立木、倒木、大枯枝和树桩等组分的自然状态。

人为干扰对大兴安岭北坡兴安落叶松林粗木质残体的影响

比较了兴安落叶松天然林和两种不同干扰类型兴安落叶松林(一次干扰林、二次干扰林)之间活立木蓄积、粗木质残体(CWD)蓄积和组成的差异.结果表明:天然林、一次干扰林和二次干扰林的活立木蓄积量分别为161.6、138.3和114.8m3·hm-2,粗木质残体的蓄积量分别为69.77、36.64和32.61m3·hm-2.天然林粗木质残体大部分径级在20～40cm,其中倒木、枯立木分别占总材积的72%和28%;一次干扰林和二次干扰林粗木质残体大部分径级在10～30cm,其中倒木、枯立木和伐桩分别占各自总材积的70%、14%、16%和57%、15%、28%.人为干扰造成兴安落叶松林粗木质残体蓄积减少,改变了粗木质残体的组成.

粗木质残体(CWD)的水文生态功能——当前森林水文研究中被忽视的重要环节

目前对森林生态系统粗木质残体的研究主要着眼于数量动态、分布格局、分解速率以及对生物多样性保护的作用上 ,而对江河上游森林生态系统中粗木质残体的水文调蓄、缓洪滞淤等功能至今还未能引起足够的重视。CWD作为森林生态系统的重要部分 ,其水文生态功能的发挥主要是通过影响降水在林内的再分配以及林内微环境来实现的。森林CWD水文功能的发挥要同时受到外界环境和其本身持水性能的影响。CWD腐朽级的级别愈高 ,自然相对含水量愈高 ,而且愈容易吸水达到饱和。在长江上游亚高山暗针叶林生态系统中 ,自然状态下CWD可以蓄持约 7.41mm的降水 ,若使CWD全部达到饱和则可以蓄持降水达 9.91mm ,这意味着自然状态下的CWD的有效持水量可达到 2 .5 0mm ,无疑对于长江上游森林生态系统的蓄水调水。

贡嘎山不同年龄结构峨眉冷杉林粗木质残体的贮存量及其特征

粗木质残体(CWD)是森林生态系统中的重要组成部分,具有十分重要和独特的生态功能。通过对长江上游亚高山暗针叶林CWD贮存量与特征的调查,初步探讨了贡嘎山不同年龄结构峨眉冷杉林CWD的形成与来源,提出了按其组分和分解等级对CWD进行分类的方法。结果表明,贡嘎山峨眉冷杉过熟林、成熟林、中龄林,以及冬瓜杨与峨眉冷杉混交林内CWD贮存量分别为91.75、71.72、50.45和29.03t/hm^2。

森林生态系统粗木质残体研究进展

粗木质残体(coarse woody debris,CWD)是森林生态系统中重要的结构性和功能性组成要素,是联系森林生态系统养分循环、碳库储存、群落更新以及为其他有机体提供生境等主要功能的载体和纽带,对森林生态系统的能量流动及物质循环以及在维护森林生态系统的完整性和稳定性方面具有重要作用,科学有效地对其进行定量化研究,对了解粗木质残体在生物地球化学循环过程中和全球碳循环与碳平衡中的地位与作用具有重要意义。从4个方面阐述森林生态系统粗木质残体的研究进展:①粗木质残体的来源及分类;②粗木质残体的研究内容;③粗木质残体的研究方法;④粗木质残体的生态功能。最后提出了提高粗木质残体定量化研究以及结构与功能研究的4种路径选择:①改进研究方法,提高粗木质残体基础数据的定量化研究,加强本底数据的积累,并构建丰富翔实的粗木质残体数据库;②重视粗木质残体结构与功能的研究,强化人类活动对粗木质残体的影响及其对森林生态系统结构和功能影响的研究;③发展粗木质残体生态功能定量化与模型化研究,定量研究粗木质残体的分解速率及其在生物地球化学循环和全球碳循环与碳平衡中的作用;④研究粗木质残体的动态特征与森林演替的交互关系,优化粗木质残体可持续经营管理方式及管理策略。

高山森林林窗和粗木质残体对木生苔藓生物量和多样性的影响

木生苔藓植物是原始森林的基本组成部分,其生长和分布对林窗和粗木质残体(CWD)等环境因子的响应可能非常敏感,但林窗和CWD对木生苔藓植物群落的影响研究未见报道。因此,我们研究了高山森林不同林窗位置(林窗、林缘和林下)和不同粗木质残体类型(倒木、大枯枝、枯立木和根桩)木生苔藓生物量(储量、单位面积生物量和生物积累量)和多样性(Shannon 多样性指数、Simpson 优势度指数和 Pielou 均匀度指数)特征。结果表明:川西高山粗木质残体木生苔藓植物生物量储量为141.14kg/hm^2,倒木生苔藓生物量储量最大为78.80kg/hm^2,枯立木生苔藓生物量储量最小为3.11kg/hm^2。其中,第Ⅲ、Ⅳ腐解等级粗木质残体木生苔藓生物量储量较高,在Ⅰ腐解等级时为最低。整体来看不同粗木质残体类型木生苔藓单位面积生物量均在林缘最高,但不同粗木质残体类型单位面积木生苔藓生物量积累量差异显著。木生苔藓生物多样性受林窗位置和粗木质残体类型显著影响。倒木、大枯枝和根桩的苔藓 Simpson 优势度指数从林窗至林下均为下降趋势。倒木的苔藓 Shannon 多样性指数和 Pielou 均匀度指数在林下最高,在林缘最低。林窗大枯枝木生苔藓三种多样性指标均大于倒木。枯立木和根桩木生苔藓多样性指标随林窗变化表现各异。研究也发现,曲尾藓(Dicranum)和平藓(Neckera)在川西高山苔藓生物量中比重较大。我们的研究结果表明在高山森林生态系统中,林缘效应对木生苔藓生物量具有促进作用,但对木生苔藓生物多样性的影响作用不明显。这也意味着,森林更新导致林窗形成和 CWD 产生对木生苔藓生长具有显著影响。

中国森林粗木质残体储量及其影响因素

粗木质残体(CWD)是森林生态系统的重要组成部分,在森林生态系统结构组成和功能发挥中扮演重要角色。在收集整理文献资料数据的基础上对长白山、小兴安岭、秦岭、武夷山、鼎湖山、哀牢山等地不同森林生态系统粗木质残体储量的研究结果进行了初步统计和分析。初步结果认为:中国南、北方森林生态系统的粗木质残体储量存在差异,北方的粗木质残体储量是针叶林>针阔混交林;南方的粗木质残体储量是阔叶林>针阔混交林>针叶林。海拔、林分结构、年平均降水量、自然灾害、人为干扰均是影响粗木质残体储量的因子,枯立木和倒木是中国原始林粗木质残体储量的主要贡献者。研究结果可为中国森林生态系统粗木质残体的进一步深入研究及相应的合理保护和利用提供依据。