貢嘎山垂直帶林分凋落物的研究

1、貢嘎山垂直帶林分凋落物的研究 貢嘎山垂直帶林分凋落物的研究 1羅 輯 程根偉 陳斌如 李 偉 （中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所 成都 610041）摘要 本文研究了貢嘎山東坡垂直帶森林凋落物量、凋落物特征及其 N、P、K、有機碳的歸還量，并探討了它們隨海拔高度變化的規(guī)律。結(jié)果表明，分布于海拔 2200m 常綠與落葉闊葉混交林、海拔 3050m 峨眉冷杉和林線峨眉冷杉的凋落物量依次為：3811.017、2809

2、.925、2908.501 kg·hm-2·a-1；N、P、K 的歸還量依次為：66.577、34.850、40.758 kg· hm-2· a-1。貢嘎山東坡海拔 2200m 至 3580m 天然林喬木層的年凋落物量隨水熱條件的變化有明顯減少的趨勢，喬木層的年凋落物中闊葉成分逐步消失，針葉成分從無到有，灌木枯葉在林分年凋落物量中所占比例逐漸增加，地衣、苔蘚所占比例逐漸減小，碎屑所占比例也趨于減小

3、。關(guān)鍵詞：貢嘎山 垂直帶 凋落物中圖分類號： 文獻標示碼：A植被分布具有三向地帶性，我國幅員遼闊，山脈眾多，植被分布三向地帶性表現(xiàn)十分明顯。不同植物群落的結(jié)構(gòu)和功能有著明顯的不同，分布在世界各地不同類型的群落凋落物的數(shù)量和成分差異很大，且呈一定規(guī)律性變化，Bray 提出了全球凋落物的格局[1]。國內(nèi)外對全球主要類型森林的凋落物都進行了研究，還開展了對不同氣候區(qū)森林凋落物的比較研究[2]，以及演替過程中凋落物的

4、數(shù)量動態(tài)[3,4]。水熱條件不僅限制植被分布，還制約植物的生長發(fā)育。垂直帶上隨著海拔的升高，水熱條件發(fā)生顯著改變，植被分布的垂直地帶性性規(guī)律是山地植被的顯著特征，不同區(qū)域的高山具有其獨特的植被垂直帶譜。高山垂直帶上不同林分的凋落物成分復(fù)雜，各種成分的數(shù)量變化非常大；地帶性植被的成熟林凋落物量的年際變化較小，而次生林凋落物量的年際變化很大。凋落物中通常以枯葉為主，由于林分的林齡、立地條件以及演替階段不同，枯葉在凋落物中所占比例呈現(xiàn)出一定規(guī)

5、律性變化。不同垂直帶的森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物有其自身的特征，凋落物在垂直梯度上還呈現(xiàn)出一定規(guī)律性變化。目前對高山森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物的比較研究很少，而這方面的工作對全面認識森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能十分重要。本文在貢嘎山選擇分布于不同海拔高度的成熟林，研究其年凋落物量和主要營養(yǎng)元素年歸還量，為我國西南亞高山森林的健康發(fā)展以及恢復(fù)更新提供理論依據(jù)。1 自然條件 自然條件貢嘎山是橫斷山系的主峰，海拔高達 7556m。貢嘎山山體高大、南北走向，阻擋著

6、東南季風的暖濕氣流，在東坡不同海拔高度水熱條件差異很大，山腳下是干熱河谷，而海拔3000m 年平均降水量達 1930mm。貢嘎山東坡具有完整垂直帶系列，目前天然林主要分布于海拔 2000～3600m 范圍，從低海拔至高海拔依次有常綠與落葉闊葉混交林、針針闊混交林、針葉林，在常綠與落葉闊葉混交林帶中有部分常綠闊葉林呈斑塊分布，針闊混交林帶在貢嘎山東坡最窄，過渡性明顯，林線以上還分布著矮曲灌叢林。2 研究方法 研究方法在常綠與落葉闊葉混交林

7、、海拔 3050m 峨眉冷杉林和林線峨眉冷杉林的樣地分別隨機放置規(guī)格為 1×1 m2 的凋落物收集框 10 個，由于成熟林峨眉冷杉種群集聚度較高，增設(shè) 1個 12.5m2 的大框。觀測期每月收集常綠與落葉闊葉混交林、海拔 3050m 峨眉冷杉林凋落物，海拔 3050m 峨眉冷杉林在冬季積雪很厚，只能在 5 至 10 月按月收集凋落物。常綠與落葉闊葉混交林和林線峨眉冷杉林的樣地交通不便，林線峨眉冷杉林每年收集 2 次凋落物，常綠

8、與落葉闊葉混交林的凋落物在每月不同日期收集，目前只能統(tǒng)計出不同季節(jié)凋落物的分1 國家基礎(chǔ)研究快速反應(yīng)項目(2001CCB00600)、中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項目(KZCX2-SW-319)和 國家重點自然科學(xué)基金(39930130)資助的部分成果. 升高。Cu 和 Zn 的含量季節(jié)變化同樣較?。ū?3） 。表 3 凋落物中常綠闊葉成分的元素含量 凋落物中常綠闊葉成分的元素含量（g·kg-1）Table 3 The c

9、ontent of nutrient elements in litterfall of evergreen broadleaf trees月份 N P K Ca Mg Mn Cu Fe Zn3 16.300 1.027 5.093 7.334 1.388 0.466 0.005 0.253 0.02 15 13.570 0.701 3.179 10.91 41.389 0.453 0.005 0.140 0.01 86 12.360

10、0.521 1.908 17.10 21.458 0.732 0.004 0.829 0.02 57 12.170 0.497 1.605 18.50 21.608 0.740 0.004 0.147 0.04 08 11.700 0.405 1.431 20.87 01.601 0.888 0.004 0.128 0.02 29 10.750 0.454 1.290 21.24 41.612 0.616 0.004 0.147 0.0

11、2 7貢嘎山常綠與落葉闊葉混交林凋落物元素年歸還量較大，N、P、K 和有機碳年歸還量為 2128.896 kg· hm-2 （表 4） 。其中枯葉的歸還量占總量的 64.05 %,占有機碳歸還總量的61.48 %,占 N 歸還總量的 77.82 %，其他成分在年歸還量的不同元素中所占比例都較小。生長中的植物體各器官礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量較高，C 含量相對較低，在凋落過程中存在部分元素回流以及部分元素被加速淋洗掉等因素，使得有機碳在凋

12、落物的不同組分中含量有所上升。由此可見，枯葉在各種元素年歸還量中的地位，以及在森林生態(tài)系統(tǒng) C 循環(huán)中的重要作用。表 4 常綠與落葉闊葉混交林凋落物元素歸還量 常綠與落葉闊葉混交林凋落物元素歸還量（kg· hm-2· a-1）Table 4 Annual elements returns of the litterfall in the evergreen and deciduous broadleaf fores

13、t有機碳NPK合計落葉闊葉 614.827 20.97 50.506 4.216 640.524常綠闊葉 706.374 18.34 41.045 3.719 729.482地衣苔蘚 190.239 1.245 0.239 1.245 192.968樹 皮 41.714 0.380 0.285 0.510 42.889枝 164.708 1.770 0.222 1.440 168.140碎屑 344.457 7.813 0.476 2.

14、147 354.893合計 2062.31 950.52 72.773 13.27 72128.89 63.2 3.2 海拔 海拔 3050m 3050m 峨眉冷杉林 峨眉冷杉林四川省是我國冷杉屬種類最豐富的地區(qū)，峨眉冷杉最耐蔭濕，貢嘎山東坡海拔 3050m區(qū)域的水熱條件非常適合峨眉冷杉生長。峨眉冷杉年凋落量為 2809.925 kg· hm-2（表 5） ，其中枯葉占凋落物總量的 74.84 ％，峨眉冷杉針葉占絕大多數(shù)，凋落

15、物中的闊葉成分主要是灌木葉落葉，二者在 10 月凋落量最大。峨眉冷杉林樹木染腐朽病比例較高，林木枯枝、短梢較多，在凋落物中枯枝所占比例較大，為 17.31％,5 月和 6 月枯枝凋落很少，10 月凋落最多。表 5 貢嘎山東坡海拔 貢嘎山東坡海拔 3050m 峨眉冷杉年凋落量及其組分 峨眉冷杉年凋落量及其組分（kg· hm-2）Table 5 Amount and composition of the litterfall