2005-2015 年中亚热带常绿阔叶林凋落物回收量和现存量月动态数据集

关欣，黄苛，颜绍馗，汪思龙

1. 中国科学院沈阳应用生态研究所，会同森林生态实验站，湖南会同 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，湖南会同 418307

引 言

凋落物是森林生态系统生物量的重要组成部分[1]。凋落物的分解是森林生态系统物质和能量流动的关键过程[2-4]。凋落物通过微生物的分解向土壤输入能量和养分，进而改变了土壤的理化性质和生物学特性[5-6]，影响土壤的生物学特征[7]、植物的种间关系，其是连接土壤地上和地下过程的重要枢纽。在维持土壤肥力、水土保持、涵养水源以及维持森林生态系统养分平衡方面发挥着极其重要的作用。森林凋落物的回收量和现存量可以反映出森林凋落物的季节及年变化规律以及植物生长过程中林木的新陈代谢情况。森林凋落物量的影响因素较多，主要受树种组成[8-9]、林龄[10]、林分结构、气候类型[11]、海拔高度[12]及环境因子等诸多因素的影响[13]。常绿阔叶林是亚热带地区最具代表性的植物群落，我国对常绿阔叶林凋落物的研究已经有了较大的发展，现有的研究就基本涵盖了不同气候带的不同的森林类型。但已有的报道多为一年或几年的短期试验，受诸多因素的影响难以系统反映出其变化规律，需要长期的定位监测才能得到更加准确的结论。

中国科学院会同森林生态实验站自1989 年加入中国科学院中国生态系统研究网络（CERN）以来，在常绿落叶阔叶混交林综合观测场定期进行凋落物的收集记录。本数据集整理了2005-2015 年的凋落物月回收量及现存量，为深入研究中亚热带地区的凋落物动态特征提供本底资料，为认识中亚热带地区森林的物质循环特征及其对气候变化的响应提供数据支撑。

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、数据加工及处理、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

会同站位于湖南省怀化市会同县广坪镇，常绿阔叶林综合观测场建立于1997 年，面积15 000 m2，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5000 m2，在样地核心区域内设面积为2500m2的一级样方一个，一级样方内又划分为25 个10 m×10 m 的二级样方，整个一级样方用围栏永久性保护。二级样方分布见图1。本观测场为亚热带地区目前保留很少的天然次生常绿阔叶林，乔木层组成主要有栲（Castanopsis concinna）、青冈(Quercus glaucaThunb.)、刨花楠(Machilus pauhoiKaneh.)，伴生树种有樟树(Cinnamomum camphora(L.) Presl)、枫香(Liquidambar formosanaHance)、杨梅树（Myrica rubra(Lour.) S. et Zucc）、大花枇杷（Eriobotrya cavaleriei(Levl.) Rehd.）等；灌木有山茶（Camellia japonicaL.）、山核桃（Carya cathayensisSarg.）、白叶莓（Rubus innominatusS. Moore）、杜茎山(Maesa japonica(Thumb.) Moritzi)、油茶（Camellia oleiferaAbel.）、箬竹（Indocalamus tessellatus(Munro) Keng f.）、柃木（Eurya japonica）、钩状雀梅藤（Sageretia hamosa(Wall) Brougn.）、黄杞（Engelhardtiaroxburghiana）、寒莓（Rubus buergeriMiq.）等；草本植物有小叶马蹄香（Asarum ichangense）、土茯苓（Smilax glabraRoxb.）、狗脊（Woodwardia japonica(L. F.) Sm.）、十字薹草（Carex cruciataWahlenb.）、小叶菝葜（Smilax microphyllaC. H. Wright）。海拔高度300-415 m，地貌为山地中丘陵，坡度32°，坡向ES(东南)，坡位中坡。土壤类型为：黄壤。土壤剖面特征：枯枝落叶分解多，土壤为棕至浅黄色，石砾含量较多，母岩为板、页岩；0-10 cm 腐殖质多、土色深，10-20 cm 土色较浅，20-30 cm 细根多、浅黄色，30-40 cm 中根多，40 cm 以下浅黄色至黄色、可见少量的大根。

1.1.2 凋落物采集

在永久样地内采用机械布点，选取固定的10 个样方进行凋落物长期观测。凋落物收集器面积为1 m2。底部采用尼龙网，四周用PVC 管固定。每月末收集凋落物收集器中的全部凋落物，用于记录凋落物回收量。每月同一时间随机选择5 个收集器，在凋落物收集器邻近地表选择一处1 m×1 m 的样方，收集其中全部凋落物用于记录凋落物现存量。2007 年2 月后，每个样方重复3 次，共收集15个样本。会同站常绿阔叶林综合观测场二级样方平面示意图及凋落物框编号示意图见图1。将每次回收的凋落物按枝、叶、花果（繁殖器官）、树皮、苔藓地衣、杂物等分类记录，并根据含水量记录不同类别的干重。数据集中2008 年1 月、2011 年1 月、2012 年1 月、8 月、9 月以及2014 年2 月因极端天气（冰冻灾害、滑坡、洪水等）原因，未进行凋落物回收量和现存量的收集，延续至下个月一起收集。

1.2 数据处理

数据处理主要包括记录信息的核查和完善、数据录入。首先将纸质记录的数据进行核查，然后将纸质数据录入计算机，再进一步核查，确保数据输入的准确性。

2 数据样本描述

中亚热带常绿阔叶林凋落物回收量和现存量月动态数据集包含的指标如下表1 和表2。

表1 中亚热带常绿阔叶林凋落物回收量

序号 字段名称 量纲 数据类型9 苔藓地衣干重 g·m-2 数值型10 杂物干重 g·m-2 数值型13 总干重 g·m-2 数值型

表2 中亚热带常绿阔叶林凋落物现存量

3 数据质量控制和评估

本数据集的质量控制主要从采集凋落物前准备、凋落物的收集、室内处理及数据录入4 个方面进行。前期准备主要是有操作经验的工作人员参与采集，减少人为误差。按照《森林生态系统生物野外观测规范与方法》[14]中相关规定进行采集，采集过程中确认采集编号的准确性。室内处理严格按照实验室操作规程，数据录入采取一人录入、一人查验的方式，确保数据的准确性。

根据会同站对中亚热带常绿阔叶林连续11 年的监测数据结果我们可以看出：中亚热带常绿阔叶林凋落物回收量（图2）出现明显的凋落规律，一年之中出现两个波峰，分别是5 月和11 月。5 月的凋落物回收量平均值为120.45 g/m2，11 月的凋落物回收量平均值为99.51g/m2。第一个高峰主要是由于常绿阔叶林树种在生季节初期的第一次换叶，以利于新叶的生长发育。第二个高峰主要是落叶树种在秋末冬初的一次性落叶造成。凋落物回收量最少出现在1 月份，为13.93 g/m2。凋落物的这种季节变化与树种的生物学特性和气候条件密切相关。本数据研究中亚热带常绿阔叶林年凋落物回收量为6.79 t/hm2。汪思龙等[15]对中亚热带常绿阔叶林的研究成果进行总结发现：中亚热带常绿阔叶林年凋落物回收量为3.90-7.72.00 t/hm2，本数据集结果在其范围内。由图3 可以看出，中亚热带常绿阔叶林凋落物现存量最高值出现在4 月份，平均值为1014.12 g/m2。凋落物现存量与凋落物量和植被分解速率密切相关。通过对本数据分析表明：2005-2015 年年凋落物现存量平均值为9.79 t/hm2。杨玉盛等[16]研究发现格氏栲树天然林年凋落物现存量为8.99 t/hm2。张万儒等[17]研究发现青冈栎天然林年凋落物现存量为11.24 t/hm2。张德强等[18]研究发现锥栗-荷木-厚壳桂天然林年凋落物现存量为8.74 t/hm2。均与本研究结果相近。

图2 中亚热带常绿阔叶林凋落物回收量

图3 中亚热带常绿阔叶林凋落物现存量

4 数据价值

常绿阔叶林是中亚热带地区的最为稳定的顶级演替群落，其森林生态服务功能价值高。对常绿阔叶林凋落物回收量和现存量的长期连续研究，可以为我们揭示亚热带地区常绿阔叶林凋落物月、季节变化规律。本数据可以与水分、温度等气象因素、物种、微生物以及凋落物养分等数据进行耦合，明确其变化规律，揭示凋落物量变化以及凋落物分解的过程。为我们掌握亚热带地区森林恢复驱动机制提供数据支撑，为人工林近自然经营提供理论依据。

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、数据分析与论文撰写。

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、录入，数据录入。

颜绍馗（1974—），男，湖南娄底人，硕士，高级工程师，研究方向为土壤动物。主要承担工作：数据审核，项目组织、数据建设与管理。

汪思龙（1964—），男，安徽九华山人，博士，研究员，研究方向为森林生态学，森林土壤。主要承担工作：项目组织、数据建设与管理。