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        藏東南急尖長苞冷杉林不同生境凋落物歸還季節(jié)動態(tài)研究*

        2021-09-15 03:03:54王建科周晨霓段斐
        區(qū)域治理 2021年13期
        關鍵詞:林窗輸入量生境

        王建科,周晨霓,段斐

        1.西藏農(nóng)牧學院高原生態(tài)研究所;2.西藏高原森林生態(tài)教育部重點實驗室

        森林凋落物在森林生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位[1]。森林凋落物層可以緩解雨水對土壤的沖擊,同時提高土壤表面的粗糙程度,進而起到涵養(yǎng)水源、保持水土、為土壤動物和土壤微生物提供生活場所等作用[2-3]。森林凋落物還是物質(zhì)循環(huán)的重要環(huán)節(jié)[4],由于高海拔地區(qū)低溫和地質(zhì)災害頻繁等特點[5],導致高寒森林土壤發(fā)育緩慢,因此,高寒森林凋落物歸還是土壤養(yǎng)分的重要來源[6]。目前國內(nèi)外關于西藏森林凋落物的研究雖有一些,但對于凋落物歸還季節(jié)動態(tài)特征的研究還相對缺乏。色季拉山位于我國藏東南地區(qū),具有地理環(huán)境復雜、早晚溫差大、生物多樣性豐富等特點。本研究以藏東南色季拉山為研究區(qū)域,以該區(qū)域急尖長苞冷杉林(Abies georgeivar.Smithii)凋落物為研究對象,探索急尖長苞冷杉林不同海拔、不同生境凋落物歸還季節(jié)動態(tài),旨在為進一步探討高寒高山森林生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學循環(huán)提供基礎數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

        一、材料與方法

        (一)研究區(qū)域概況

        研究區(qū)域位于色季拉山東坡(29° 10′- 30° 15′ N,93°12′ -95°35′ E,海拔為2100-5300m),地處西藏東南濕潤區(qū)和半濕潤區(qū)的過渡核心地帶。該區(qū)域年平均氣溫約0.7℃,年降雨量約875-1350mm,降水主要分布在生長季節(jié)。該區(qū)域每年10月至次年4月發(fā)生土壤季節(jié)性凍融。該區(qū)域植被主要是由急尖長苞冷杉林、林芝云杉(Picea likiangensis var.Linzhiensis)、高山松(Pinus densata)、方枝柏(Sabina saltuaria)[7]等喬木;林芝杜鵑(Rhododendron nyingchiense)、西南花楸(Sorbus rehderiana)、柳葉忍冬(Lonicera lanceolata) 等灌木;紅景天(Rhodiola rosea)、委陵菜(Potentilla chinensis)、西南草莓(Fragaria moupinensis)、卷葉黃精(Polygonatum cirrhifolium)等草本組成[8]。

        (二)樣地設置

        分別在色季拉山選取海拔3700m、3900m和4100m急尖長苞冷杉林設置3個面積為1hm2的樣地。在樣地內(nèi)選取林窗、林窗邊緣和郁閉林下三種生境,設置3個10m×10m樣方,3個樣方各放置3個1m×1m的凋落物框,用于凋落物歸還收集試驗。

        (三)樣品采集與處理

        將每月收集的凋落物在恒溫箱中80℃下烘干至恒重后稱重。

        (四)數(shù)據(jù)處理與分析

        數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析采用SPSS 20.0軟件完成,圖表均采用Origin Pro 2021b軟件繪制。

        二、結(jié)果與分析

        從圖1、圖2和圖3可以看出,急尖長苞冷杉林凋落物在海拔3700m、3900m和4100m的年總產(chǎn)量分別是4.7748t/hm2、4.6604t/hm2和 4.2274t/hm2。從不同生境分析,凋落物年總產(chǎn)量在3700m、3900m和4100m海拔表現(xiàn)為林窗邊緣>郁閉林下>林窗內(nèi)部。這種現(xiàn)象主要是由于林窗的形成導致林窗內(nèi)部光照、溫度、土壤濕度和理化性質(zhì)等的改變[9],使原生長在郁閉林下的植物數(shù)量減少[10-11],從而使凋落物分布格局發(fā)生變化。

        圖1 海拔3700m不同生境凋落物輸入量特征

        圖2 海拔3900m不同生境凋落物輸入量特征

        圖3 海拔4100m不同生境凋落物輸入量特征

        凋落物總產(chǎn)量具有明顯的月動態(tài),凋落量在9月、10月出現(xiàn)高峰期,在6月出現(xiàn)小高峰期,在7月、8月凋落量均較少。在冰雪覆蓋期(12月至次年4月),郁閉林下、林窗邊緣的凋落總量均明顯高于林窗內(nèi)部。6月溫度升高,進入雪被融化期,此時晝夜溫差大,植被的枯枝、樹皮等木質(zhì)部分在經(jīng)歷熱脹冷縮后容易脫落,凋落物量增加[12],另外,由于地理位置特殊,冰雹、暴雪等極端天氣使大量的常綠樹葉、枝條受到天氣影響造成“非正常凋落物”,這也是森林凋落物的重組成部分[13]。除海拔為3900m的林窗內(nèi)部外,三個海拔梯度的郁閉林下、林窗邊緣和林窗內(nèi)部凋落物月產(chǎn)量極大值均出現(xiàn)在9月、10月,此時為高寒森林植被生長季節(jié)后期,凋落物主要是生理性的正常脫落,此時,凋落葉是凋落物中的主要成分[14-15]。而海拔為 3900 m的林窗內(nèi)部凋落物月產(chǎn)量極大值出現(xiàn)在11月,這可能與該月的大風天氣有關,大量凋落葉隨著風從林窗外遷移到林窗內(nèi)部,使林窗內(nèi)部凋落物產(chǎn)量增大[16]。除海拔為4100m的林窗邊緣和林窗內(nèi)部外,其余樣地內(nèi)凋落物月產(chǎn)量極小值均出現(xiàn)在7月、8月,這可能是處于生長期的植物,可供凋落和遷移的凋落物有限。而海拔為4100m的林窗邊緣和林窗內(nèi)部凋落物月產(chǎn)量極小值均出現(xiàn)在11月,這可能是因為經(jīng)過凋落高峰后,一方面林窗內(nèi)部植物和非林窗區(qū)域凋落物已減少,可供凋落與遷移的凋落物不足,另一方面,11月進入雪被形成期,風速相對較小,凋落物遷移的外部作用力減弱[17]。

        三、結(jié)論

        急尖長苞冷杉林凋落物年輸入量介于4.2274-4.7748 t/hm2之間,不同海拔凋落物隨季節(jié)變化趨勢一致,均表現(xiàn)為林窗邊緣>郁閉林下>林窗內(nèi)部,凋落物總產(chǎn)量具有明顯的月動態(tài),凋落量在9月、10月出現(xiàn)高峰期,在6月出現(xiàn)小高峰期;在7月、8月凋落量均較少。

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