2005-2015 年中亚热带杉木人工林凋落物回收量和现存量月动态数据集

关欣，黄苛

1.中国科学院沈阳应用生态研究所，会同森林生态实验站，会同 418307

2.亚热带森林生态系统结构与服务功能湖南省重点实验室，会同 418307

引 言

凋落物是林木生长发育过程中新陈代谢的产物。在森林生态系统中，树木将光合作用合成的有机物质以凋落物的形式输入土壤，经过长期分解腐化，最终形成土壤有机碳并保存下来，对陆地生态系统碳循环产生重要影响。凋落物通过分解每年归还到土壤中的有机碳约为50 Gt，约占全年生态系统碳通量的70%[1-3]。森林凋落物分解是陆地生态系统土壤有机质、养分矿化和碳循环的重要过程[4-5]，在促进森林生态系统正常物质循环和养分平衡[6]、维持土壤肥力、保证植物生长养分[7]中起着重要作用。因此，凋落物数量和质量的微小改变都会影响土壤碳输入，对整个陆地生态系统碳平衡产生巨大影响[2,8]。凋落物及其相关研究对于人们认识和了解森林生态系统结构、功能起到了十分重要的作用。

杉木是我国特有的优良速生针叶树种，同时也是我国亚热带地区的主要造林树种，其人工林面积已达853.86×104hm2，占全国人工用材林面积的21.35%，在我国木材供应及碳汇功能中占据非常重要的地位。湖南省怀化市会同县是杉木的中心产区，具有“广木之乡”的美称。1960 年，为了缓解国内木材需求的压力，中国科学院沈阳应用生态研究所（原中国科学院林业土壤研究所）在湖南会同建立了会同工作站，率先在国内开展人工林定位观测和实验研究，探索人工林速生丰产规律，利用亚热带丰富的水热资源大力发展人工林，从根本上解决木材供应不足的问题。1978 年，工作站更名为“中国科学院林业土壤研究所会同森林生态实验站”。1989 年，会同站被首批纳入中国生态系统研究网络（Chinese Ecosystem Research Network，CERN），同时被更名为现“中国科学院会同森林生态实验站”。2005 年，首批被国家科技部批准为国家生态与环境野外科学观测研究站，并被命名为“湖南会同森林生态系统国家野外科学观测研究站”。按照CERN 统一的观测规范，以亚热带人工用材林和地带性常绿阔叶林为主要研究对象，开展生态系统各要素长期定位观测，对森林生态系统结构、功能和生态过程进行研究。

本数据集依照CERN 监测规范，整理了会同站2005-2015 年杉木人工林凋落物回收量及现存量的数据，主要为研究杉木人工林养分循环研究提供背景资料，为探究全球气候变化条件下中亚热带杉木人工林碳循环研究提供本底资料，也可以为该地区生态服务功能评估提供数据支持。

1 数据采集和处理方法

本数据集的构建过程主要包括：样方的采样设计、凋落物收集器设置、凋落物收集处理、数据处理、数据质量控制与评估、数据分析以及数据库的形成与入库。

1.1 数据采集

1.1.1 样地描述

中国科学院会同森林生态实验站位于湖南省怀化市会同县广坪镇，杉木人工林综合观测场建立于1997 年，面积1.5 hm2，能满足100 年的监测要求，观测场内设有永久样地和破坏性样地。永久样地面积约0.5 hm2，内设40 m×50 m 的一个一级样方，一级样方内又划分为25 个8×10 m 的二级样方，整个一级样方用围栏永久性保护。海拔高度500-540 m，地貌为山地中丘陵，坡度20°，坡向ES（东南），坡位中坡。样地内杉木人工林为1983 年人工栽植，至2015 年底，平均树高18.53 m、胸径25.35 cm。乔木层为杉木（Cunninghamia lanceolata），灌木层主要以杜茎山（Maesa japonica）、菝葜（Smilax china）为主，种类较少；草本层，种类较多，主要有狗脊（Woodwardia japonica）、剪刀草（Sagittaria trifoliavar.trifoliaf.longiloba）、乌蔹莓（Cayratia japonica）、紫菀（Aster tataricus）等30 余种。

1.1.2 凋落物采集

凋落物回收量的月动态于每月月底进行测定。在综合观测场固定样地内采用随机布点，选取固定的10个样方进行凋落物长期观测。凋落物收集器为1 m2。底部采用尼龙网，四周用PVC管固定。凋落物框的布设位置和框编号如图1所示。现存量的月动态是每个样地随机调查5个点，每月每个点用1平方米的样方框调查，重复3次。分类记录（枯枝、枯叶、落果（花）、树皮、苔藓地衣、杂物等）重量，取样回室内测定每种类别的含水量，根据含水量计算该类别的干重，以月为基础单元，统计单位面积内不同类别凋落物回收量的质量。

图1 综合观测场二级样方平面示意图及凋落物框编号

1.2 数据处理

数据处理主要包括记录信息和数据的检查、数据录入和数据统计。原始数据的核查主要是将数据与历年监测结果进行比对，发现异常值后对采集的样品进行二次测定确保数据准确性。然后，进行数据录入，将原始数据电子化，确保数据与原始数据的一致性并进行备份。对录最后以月为单位对数据进行统计分析。

2 数据样本描述

中亚热带杉木人工林凋落物回收量和现存量月动态数据集包含的指标如表1 和表2。

表1 中亚热带杉木人工林凋落物回收量

表2 中亚热带杉木人工林凋落物现存量

3 数据质量控制和评估

本数据集主要从前期准备、凋落物的收集、实验室处理及数据录入4 个方面进行。前期准备主要是对所有参与凋落物收集的人员进行集中培训，尽可能地保证调查人员固定性，采样时间一致性，减少人为造成的误差。凋落物的收集完全按照《森林生态系统生物野外观测规范与方法》[9]。实验室处理严格按照操作规程执行。获取数据后数据录入采用一人输入数据、一人核查的方法，以确保数据输入的准确性。录入的数据通过质量控制方法进行评估，确保准确无误后进行入库。

4 数据价值

本数据集收集了中亚热带杉木中心产区杉木人工林凋落物回收量和现存量连续11年的月动态数据，数据连续性强，可靠性高、实用性强。凋落物回收量和现存量连续数据为揭示亚热带地区杉木人工林凋落物现存量现状提供了基础数据，也为该类型森林碳循环和养分循环研究提供了数据支撑。目前公开发表的多年的凋落物量动态数据较少，本数据集详尽说明了杉木人工林凋落物现状，对研究不同林型凋落物数量的差异，了解不同森林演替过程中生态系统的生产力水平和功能具有重要意义。

数据作者分工职责

关欣（1983—），女，辽宁灯塔人，博士，工程师，研究方向为森林生态学。主要承担工作：数据整理、数据汇编与论文撰写。

黄苛（1983—），男，湖南溆浦人，硕士，工程师，研究方向为微生物学。主要承担工作：凋落物取样、分拣，数据录入。