福建建瓯万木林柑橘与锥栗凋落物数量、组成及动态
2022-04-20
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第6卷第4期 亚热带资源与环境学报 Journal of Subtropical Resources and Environment Vo1.6 No.4 2011年12月出版 December 201 1 福建建瓯万木林柑橘与锥栗凋落物数量、组成及动态 刘 强,王 超,杨智杰,陈光水,黄锦学, 黄 蓉,田 浩 (1 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地, 福州350007: 2.福建师范大学a.地理科学学院,b.地理研究所, 福州350007) 摘要:2010年1一l2月,对福建省建瓯市万木林保护区内的柑橘(Citrus reticulata Blanco)和 锥栗(Castanea henryi)凋落物的组成及动态进行观测研究,结果表明:柑橘和锥栗的年凋落 物量分别为2 315.47±149.02 kg・hm~・a 和2 414.62-4-211.05 kg・hm~・a~,凋落物均 以落叶为主,分别占到年总凋落物量的57.6%和50.7%,落花和落果在凋落物中所占比例较 大;经方差分析检验,柑橘和锥栗的落枝、落花和杂物差异显著(P<0.05),其他组分差异 不显著;柑橘与锥栗凋落物量季节变化曲线均呈双峰型,柑橘凋落物量在3月和7月出现2次 较大峰值,而锥栗凋落物量峰值则出现在6月和11月. 关键词:柑橘;锥栗;凋落物;季节动态;万木林自然保护区 中图分类号:Q945.1 文献标识码:A 文章编号:1673-7105(201 1)04-0029-06 Amount。Composition and Seasonal Dynamics of Litterfall in Citrus reticulata Blanco and Castanea henryi in Wanmulin Nature Reserve,Fujian LIU Qiang,WANG Chao,YANG Zhi—jie,CHEN Guang—shui,HUANG Jin—xue, HUANG Rong.TIAN Hao (1.State Key Laboratory Breeding Base of Humid Subtropical Mountain Ecology,Fuzhou 350007,China; 2.a.School of Geogap ̄cal Sciences,b.Institute of Geography,F ̄ian Normal University,Fuzhou 350007,China) Abstract:A study was carried out to determine the amount,compositic-n and seasonal dynamics of litterfall of Citrus reticulata Blanco and Castanea henryi from January 2010 to December 2010 in Wan— mulin Nature Reserve,Fujian province,China.In the two study plantat ions,the mean annual litter fall production were 2 315.47±149.02 kg・hm一 and 2 414.62±211.05 kg・hm一 .with leaves being major component of litter during the entire year.which accounted fc・r 57.6%and 50.7%of the total production,respectively.The analysis of variance showed that there is a signiicant diffference in branches,flowers and miscellany between the two plantations(P<0.05),with no significant differ— ence in other components.In Citrus orchard,litterfall occurred irregularly from month to month, reaching the two peaks in March and July.The litterfall production of Castanea henryi exhibited one peak in June and another one in November. Key words:Citrus reticulata Blanco;Castanea henryi;litter fall;sea,sonal dynamics;Wanmulin Nattare Raserve 凋落物是森林生态系统的主要构件之一,它可以反映森林地上部分的生产能力…;受树种、树龄、 气候(温度、降水和风等)和立地条件等因素的影响 ,凋落物数量和组成具有明显的季节变化.此 基金项目:国家科技支撑计划项目子课题(2008BAD95B08)、教育部创新团队项目(IRT0960) 作者简介:刘强(1985一),男,山东高唐人,硕士研究生,从事森林生态学研究, @163.corn. (E-mail)fengyil914 通讯作者:杨智杰(1982一),男,福建仙游人,助理研究员,从事森林碳循环研究, (E—mail)daoyang9@ 163.eom. 30 亚热带资源与环境学报 第6卷 外,凋落物是森林生态系统营养物质循环的主要途径_4 ,其种类、储量和数量上的变化对地表层生物 量和土壤养分具有重要影响 J.经济林作为一种重要的森林类型,已成为中国农林生态系统的重要组 成部分.相关统计数据显示:中国东南丘陵山区果园分布较广,面积已达1 012.26万hm ,占到了全国 果园面积的41.71%;就福建省而言,现有柑橘园面积已逾17.51万hm ,占到了全省果园面积的 32.55%E s].柑橘和锥栗在福建北部山区已成为重要的经济树种_9 ,但是由于经济林系统受到强烈的 人为干扰(如人为栽培选择、采摘果实、施肥和修剪林下植被等),其凋落物组成和季节动态变化与其 他森林类型相异 11-14].因此,本课题选择柑橘和锥栗进行研究,从凋落物组成和季节动态的角度揭示 经济林系统凋落物特征,为研究其在维持地力中的作用和经济林系统物质循环规律提供依据. 1研究区概况与研究方法 1.}研究区概况 试验地位于福建省建瓯市(27。03 600 3() N,118。09 E),地貌类型为低山丘陵, 海拔220~556 m;土壤为花岗岩发育的 … 400 25 红壤,呈酸性;本地属中亚热带季风气量1 731 mill,降水主要集中在春夏2季 (图1),多年平均蒸发量1 466 mm,相20 候,多年平均气温19.4 qC,平均降水 i… 芷200 1 5莳 10 对湿度81%.柑橘和锥栗为砍伐杂木林 种植形成.柑橘园区域坡度15。,已平 整为水平梯田,林下植被主要有芒萁(Dicranopteris dichotoma)、狗脊(Wood— wardia japonica)、雀舌草(Stellari— aalsine Grimm)等.定期施肥,以施化 5 0 () 1 2 3 4 5 6 月份 图1试验地气温和降水量 Figure 1 Air temperature and rainfall of study area 肥为主,有机肥为辅,每年对地面除草翻耕2~3次,梯壁劈草处理;锥栗林地坡度20。,林下植被主 要有狗骨柴(Tricalysia dubia)、狗脊和毛冬青(1lex pubescens)等,每年依季节劈草和翻耕.样地林分 特征见表1. 表1 试验地林分主要特征 Table 1 Stand characteristics of study plantations 1.2研究方法 2009年12月底,分别在柑橘和锥栗样地内的上、中、下坡均匀布设15个0.5 m×1.0 m的凋落物 收集框.凋落物收集框用1 iYlm孔径的尼龙网制成,离地面高20~25 cm水平放置.从2010年1一l2月 每月底收集凋落物,并分为叶、枝(包括树皮和枝皮)、花、果和杂物(碎屑、昆虫粪便、小动物尸体 等)5个组分,分别置80℃下烘干至恒重,称重,据此换算为每公顷的凋落物量. 1.3数据处理 数据的处理在SPSS 13.0和Microsoft Excel 2003中进行,图表制作采用Microsoft Excel 2003.数据间 差异性比较采用单因素方差法(One—way ANOVA)进行分析. 2结果与分析 2.1凋落物的数量与组成 森林凋落物是森林自我培肥地力的主要来源之一,是衡量生态系统物质循环的重要指标.柑橘和锥 第4期 刘强等:福建建瓯万木林柑橘与锥栗凋落物数量、组成及动态 31 栗年凋落物总量之问没有显著差异,分别为2 315.47±149.02 kg・hm~・a 和2 414.62±211.05 kg・hm一 ・a一 (表2). 表2柑橘和锥栗凋落物数量及组成/kg・hm~・a Tahle 2 Average dry mass of different litterfall fractions in Castanea henryi and Citrus reticulata Blanco 注:表中数据为年凋落量±标准差,同列数据之间有不同字母表示存在显著差异(P<0.05);括号内数据为凋落物各组分所占总 凋落物量的百分数/%. 柑橘和锥栗凋落物的组成均以落叶为主(表2),所占比例分别为55 .6%和50.7%.经方差分析检 验,柑橘和锥栗的落枝、落花和杂物差异显著(P<0.05),其他组分差异不显著.在柑橘凋落物总量 中,杂物所占的比例最低(1.8%),各组分所占比例顺序为:落叶>落果>落花>落枝>杂物;而锥 栗落枝量所占的比例最低(1.1%),各组分所占比例顺序为:落叶>落花>落果>杂物>落枝. 2.2凋落物的月动态 植物的不同生长特性以及受到温度、降水和风等气候因素的影响使凋落物量具有明显的季节变 化 ].柑橘凋落物量月动态变化呈双峰型,凋落物量在3月和7月出现明显峰值,分别占到年总凋落 物量的20.3%和17.7%,而12月凋落物量最小,仅为50.4 kg・hm (图2).锥栗凋落物量月变化曲 线呈双峰型,凋落物量峰值出现在6月和11月,以11月的凋落物量最大,占到了全年总凋落量的 24.4%(图3). 十叶一_[】一枝+花—◇一果+杂 +叶廿枝+花 果+杂 700 r 60O z 600 500 7 5O0 0D 400 4()() 3O0 刚300 2(=)(=l 蓑2(i)0 晖1O0 晖1O0 () l 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 l l2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Il l2 月份 月份 图2柑橘凋落物总量和其他组分月变化 图3锥栗凋落物总量和其他组分月变化 Figure 2 Monthly changes of total litterfall and Figure 3 Monthly changes of total litterfall residue in Citrus reticulata Blanco and resiIJue in Castanea henryi 柑橘全年均有凋落物,落叶的季节变化曲线与凋落物总量的季节变化曲线趋势相同,表明落叶是凋 落物量季节变化的主要影响因子,落叶量最大值出现在3月,该月落叶量占年总落叶量的20.3%;凋 落物其他各组分的季节变化曲线均呈现出与总凋落物量相似的季节动态(图2).锥栗凋落物月分布不 均匀,各组分的季节变化曲线均呈单峰型,且峰值出现的时间不同,与总凋落物量双峰型的季节变化曲 线不一致(图3);总凋落物量第一个峰值出现在6月份,这主要与落花量急剧增加有关,而11月份的 峰值则受到落叶量增加的影响;锥栗落果主要发生在6—12月份,峰值出现在l0月,这可能与这一时 期果实成熟和外界因素的影响发生凋落有关.锥栗凋落物量主要集中在5.-12月,占到了年总凋落物量 的99.4%,而1—4月几乎没有凋落物,仅占到年总凋落物量的0.6%. 3讨论 3.1凋落物数量 森林凋落物是森林生态系统生物量的重要组成部分,而生物量反映森林生态系统的初级生产力水 32 亚热带资源与环境学报 第6卷 平,是森林生态系统功能的具体体现 。 .有关森林凋落物的研究表明:树种、林龄、林分结构及组成、 土壤立地条件和气候因子等都会影响森林凋落物量 ’ j.在相同的气候条件下,树种是影响凋落物产 量的一个重要因素.在本研究中,柑橘和锥栗的年凋落物量分别为2 315.47±149.02 kg・hm~・a 和 2 414±211.05 kg・hm~・a~,小于热带、亚热带森林年均凋落量3 000~14 400 kg・hm~・a。。¨ . 与同纬度其他人工林相比,本研究中的年凋落物量亦低于福建三明33 a生格氏栲人工林¨ 年均凋落物 量(9 540 kg・hm~・a ),建瓯29 a生杉木人工林¨ 年凋落物量(4 630 kg・hm~・a )和24 a生 木荷人工林 J6](4 171.96 kg・hm~・a ),但高于福州郊区7 a生柑橘¨ 年凋落物量(1 682.48 kg・hm一・a ).从单株凋落物产量上看,本研究中,柑橘单株凋落物产量(2.63 kg・a。。)略低于锥 栗单株凋落物产量(3.17 kg・a ),差异不显著;与其他人工林相比,远低于11 a生龙眼 驯(42.99 ・a )和15 a生罗望子 13 3(16.39 kg・a )单株凋落物量,与27 a生观光木¨ (2.41 kg・a ) 和4 a生龙眼(3.68 kg・a一)相近,但高于19 a生木荷人工林 16](1.78 kg・a )单株凋落物量. 3.2凋落物组成 森林凋落物的组成主要有落叶、落枝、落花、落果和杂物等,不同森林类型间各组分所占的比例有 所差异 ,l6_.在经济林类型中,除落叶外,落花和落果所占比例较大 , J,成为影响凋落物量的重要 因子.王凤友 综述世界上有关凋落物研究后认为,凋落叶量占凋落物总量的60%一80%.研究结果 显示:柑橘和锥栗落叶量分别为1 333.71±85.84 kg・hm~・a 和1 225.09±154.15 kg・hm~・a~, 占到年总凋落量的57.6%和50.7%,这一比例低于此范围,但也体现了落叶在森林生态系统凋落物中 的关键地位.落叶量主要受树种和气温的影响¨ .本研究中落叶量占总凋落物量的比例低于三明格氏 栲人工林(71.98%) 12],三明木荚红豆人工林(64.05%) 和南平杉木人工林(60%一63%) ,与 人促常绿阔叶林(57.7%)I22]和福州7 a生柑橘林(58.97%) 相近,高于漳州11 a生龙眼林 (36.56%) .产生以上差异可能与树种、树龄、气候和立地条件等有关.柑橘落花和落果量分别占到 总凋落物量的15.1%和15.2%,与福州7 a生柑橘林 落花(15.88%)和落果(15.93%)相近.锥 栗落花量占到总凋落量的30.1%,仅次于落叶量,成为影响其总凋落量的另一个主要因子.柑橘和锥 栗落枝量所占比例均较低,分别为10.3%和1.1%,低于格氏栲人工林(23.07%)和杉木人工林 (18.5%~26.1%).柑橘和锥栗各组分在总凋落量中所占的比例差异较大,且与其他森林类型有所差 异,这可能是由于柑橘和锥栗树种的生物学特性是以生产果实为主的经济林,导致除落叶外,落花和落 果在凋落物中占较大比例,而其他组分所占比例较低. 3.3凋落物季节动态及影响因素 受树种生物学特性和年内降水量、气温、风力等气候因子的综合影响¨ ,一年中森林凋落物各 组分动态表现出一定的季节变化规律,其季节动态模式多为单峰型、双峰型和不规则型 J.研究表 明:多数森林尤其是常绿阔叶林月凋落量的季节动态模式多呈双峰型 J,一些阔叶落叶林的季节动态 模式是单峰型 J.某一类型的出现主要依赖于组成树种的生物学和生态学特性_2 .林瑞余等 。。报道 木荚红豆人工林总凋落物量季节动态呈双峰型,峰值出现在3_-4月和8_9月;杨玉盛等 报道混交 林与纯林凋落物总量月变化均在3月、8月和l2月出现峰值.在本研究中,柑橘总凋落物量月动态呈 双峰型,峰值出现在3月和7月,这一结果与福州柑橘林凋落物月动态l1 和幼龄龙眼林的凋落物季节 动态变化 1副结果相似;柑橘凋落物在3月出现峰值可能与这一时期降雨量增加,柑橘大量萌发新叶并 旺盛生长促进衰老的叶子相继脱落有关,此外,3月是柑橘的盛花期而导致落花量增加;7月出现峰值 可能是这一时期温度较高和降水量增多等原因造成凋落物量增加.落叶阔叶林凋落物季节变化曲线呈单 峰型,峰值出现在秋季;虽然锥栗为落叶树种,但其凋落物量月动态呈明显的双峰型曲线,峰值出现在 6月和11月.6月是锥栗盛花期,出现峰值主要与落花量的增加有关,随后凋落物量下降;9月,落叶 量和落果量增多,凋落物量逐渐升高,10月果实成熟,落果量出现峰值,至11月,由于落叶的大量增 加而出现第二个峰值;锥栗各组分的季节动态曲线均呈现单峰型,且峰值的时间各不相同;凋落物主要 集中在5—12月,其他月份的凋落物几乎为零,出现以上差异的原因与锥栗为落叶树种的生物学特性 有关. 第4期 刘强等:福建建瓯万木林柑橘与锥栗凋落物数量、组成及动态 33 参考文献(References): [1]Lars K,Dirk H,Chfistoph L.High litterfall in old—growth and secondmy upper montane forest of Costa Rica[J].Plant E- cology,2008,199:163—173. 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