1999–2016 年鼎湖山季風常綠闊葉林凋落物月回收量數(shù)據(jù)集

李躍林，劉世忠，黃健強，韋思敏，褚國偉， 張倩媚，張德強，孟澤

1. 中國科學院華南植物園，廣州 510650

2. 中國科學院大學，北京 100049

數(shù)據(jù)庫(集)基本信息簡介

數(shù)據(jù)庫（集）名稱 1999–2016 年鼎湖山季風常綠闊葉林凋落物月回收量數(shù)據(jù)集 數(shù)據(jù)作者 李躍林，劉世忠，黃健強，韋思敏，褚國偉，張倩媚，張德強，孟澤 數(shù)據(jù)通信作者 李躍林（yuelin@scib.ac.cn）；劉世忠（lsz@scib.ac.cn） 數(shù)據(jù)時間范圍 1999 年1 月至2016 年12 月 地理區(qū)域 中國廣東鼎湖山國家級自然保護區(qū)（23°09′21"–23°11′30"N，112°30′39"–112°33′41"E） 數(shù)據(jù)格式 *.xlsx 數(shù)據(jù)量 30 KB，216 條記錄 數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)址 http://dhf.cern.ac.cn/meta/detail/FA11 http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/899

基金項目 數(shù)據(jù)庫（集）組成 國家自然科學基金項目（31670453、41430529）；中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CE鼎湖山森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站運行服務(wù)項目；國家科技部（CRERN）廣東鼎湖山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站運行服務(wù)項目。 數(shù)據(jù)集由1 個數(shù)據(jù)文件組成，數(shù)據(jù)量216 條，包含1999 年1 月至2016 年12 月鼎湖山國家級自然保護區(qū)季風常綠闊葉林樣地凋落物監(jiān)測得到的月凋落物回收量數(shù)據(jù)。

引 言

凋落物也可稱為枯落物或有機碎屑，是指在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，由地上植物組分產(chǎn)生并歸還到地表面，作為分解者的物質(zhì)和能量來源，借以維持生態(tài)系統(tǒng)功能的所有有機質(zhì)的總稱[1]。凋落物是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，它在一定程度上反映了森林生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力，凋落物作為連接植物群落與土壤間的紐帶，在森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞這三大功能中發(fā)揮著重要作用[2]。自19 世紀70 年代以來，森林凋落物的相關(guān)研究一直為林學、森林生態(tài)學、生物地球化學和森林土壤學等多學科所重視，最早全球主要森林類型的凋落物量和現(xiàn)存量的范圍得到量化，隨后相關(guān)研究在深化[2]。影響凋落物量的因素主要是氣候和林型，森林凋落物量年變化與氣候環(huán)境因子（臺風、暴雨等）密切相關(guān)。馬尾松針葉林（Pinus massoniana coniferous forest，簡稱針葉林）、馬尾松針闊葉混交林（mixed Pinus massoniana/broad-leaved forest，簡稱針闊混交林）和季風常綠闊葉林（monsoon evergreen broad-leaved forest，簡稱季風林）是鼎湖山國家級自然保護區(qū)內(nèi)分布的典型森林植被類型。其中季風常綠闊葉林是我國南亞熱帶的地帶性森林類型，鼎湖山是該森林類型的典型代表性地帶[3]。鼎湖山凋落物產(chǎn)量研究表明，凋落物產(chǎn)量差異體現(xiàn)出森林演替和生長格局的變化趨勢，其中受降水和氣溫的影響，凋落物輸入存在明顯的季節(jié)性，雨季（4 月至9 月）凋落物產(chǎn)量高于旱季（10 月至翌年3 月）[4-5]。研究還發(fā)現(xiàn)，鼎湖山闊葉林和混交林凋落物量存在“大小年”現(xiàn)象，即森林不能連續(xù)幾年均維持較高（或較低）的凋落物量，這種波動性變化可能是森林維持穩(wěn)定生產(chǎn)力的一種自我調(diào)節(jié)形式[6]。凋落物回收量中的凋落物組分指枝、葉、花、果、皮、苔蘚地衣及雜物等，對鼎湖山馬尾松針葉林、針闊葉混交林和季風常綠闊葉林三種代表性森林類型的研究表明，不同類型森林凋落物組分比例不同，但葉總是占有最大的比例；凋落物的凋落節(jié)律與森林類型和氣候條件有關(guān)，不同的森林其凋落物有不同的凋落節(jié)律，共同點是凋落高峰均出現(xiàn)在雨季[6]。

在全球氣候變化背景下，森林凋落物的分解是全球碳平衡的一個尤為重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，水熱環(huán)境等因素的差異是導(dǎo)致凋落物分解速率不同的主要原因。森林結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致林下小氣候的差異，進而影響凋落物的分解。森林凋落物分解研究有利于揭示和闡明森林群落演替過程中土壤有機碳的積累機制，這也是近年來的一個研究熱點。鼎湖山季風常綠闊葉林作為演替后期的森林類型，其年凋落物量高于演替初期的馬尾松針葉林，這有利于土壤活性有機碳的積累[7]。在對鼎湖山森林殘體分解后的3 個去向（呼吸、可溶性有機碳和碎屑）所占比例的研究發(fā)現(xiàn)，凋落物以呼吸的形式歸還至大氣的比例隨森林正向演替而降低，季風常綠闊葉林76.2%的凋落物通過可溶性有機碳（DOC）和碎屑（fragmentation）形式進入土壤，碎屑是凋落物分解后碳流向土壤的主要形式[8]。在季風常綠闊葉林土壤CO2排放研究上，降雨過程中大量凋落物淋溶有機碳的輸入能改變土壤微生物群落組成，刺激微生物活性，進而增加土壤CO2排放[9]。因鼎湖山地處全球三大高氮沉降區(qū)域之一和受酸雨嚴重影響的區(qū)域[10]，聯(lián)系該環(huán)境背景，研究表明，氮沉降輸入沒有影響到鼎湖山凋落物輸入量，但抑制土壤CO2排放[11]，并減緩凋落物分解速率[12-13]。綜上所述，在植被–土壤–大氣統(tǒng)一連續(xù)體系統(tǒng)中，凋落物與土壤生物亞系統(tǒng)、土壤亞系統(tǒng)及大氣系統(tǒng)相聯(lián)系，在生物地球化學循環(huán)中具有重要意義。鼎湖山森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站（簡稱鼎湖山站）是中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）和UNESCO/MAB（聯(lián)合國教科文組織/人與生物圈計劃）的站點之一，依照CERN 監(jiān)測技術(shù)，自1978年建站以來，長期開展了季風常綠闊葉林群落等主要森林群落凋落物的監(jiān)測與研究[8,14-17]。本數(shù)據(jù)整理了鼎湖山站1999–2016 年季風常綠闊葉林凋落物月回收量數(shù)據(jù)，以期為深入探討全球水熱格局變化情形下的植被結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)功能提供本底資料，為該地區(qū)的森林經(jīng)營管理及生態(tài)系統(tǒng)功能評價提供數(shù)據(jù)支撐。

1 數(shù)據(jù)采集和處理方法

1.1 數(shù)據(jù)采集樣地描述

鼎湖山國家級自然保護區(qū)（23°09′21"–23°11′30"N，112°30′39"–112°33′41"E）位于廣東省肇慶市鼎湖區(qū)，占地總面積為1155 ha，主要地形為丘陵和低山，海拔100–700 m。該地區(qū)屬于南亞熱帶季風氣候，年降水量為1714 mm，年平均濕度為76%，4 月至9 月為濕季，10 月到翌年3 月為旱季，濕季降水量占全年降水量80%左右。年均氣溫22.5℃，最冷月（1 月）和最熱月（7 月）平均氣溫分別為13.8℃和28.8℃；地質(zhì)基礎(chǔ)主要為泥盆紀砂巖、砂頁巖、頁巖和石英砂巖, 地帶性土壤為南亞熱帶赤紅壤[18]。鼎湖山植物群落呈現(xiàn)終年常綠，郁閉度約95%。根據(jù)森林生態(tài)系統(tǒng)演替系列，鼎湖山的植物群落可分為演替初期的馬尾松針葉林、演替中期的針闊葉混交林和演替后期的季風常綠闊葉林。季風常綠闊葉林喬木層主要物種為錐栗（Castanopsis chinensis）、木荷（Schima superba）、黃果厚殼桂（Cryptocarya concinna）、厚殼桂（Cryptocarya chinensis）、白顏樹（Gironniera subaequalis）、鼎湖血桐（Macaranga sampsonii）、香楠（Aidia canthioides）等[18]。

本研究數(shù)據(jù)采集對象為季風常綠闊葉林群落，南亞熱帶森林群落的地帶性演替頂極，具有典型代表性。為研究季風常綠闊葉林群落結(jié)構(gòu)及功能特征等，最早于1982 年在海拔230–350 m 建立季風常綠闊葉林永久樣地，于1992 年擴展至1 hm2[18-19]。樣地位于鼎湖山慶云山寺后，表1 為樣地概況[19-21]。

序號 樣地名稱 季風常綠闊葉林永久樣地 10 林分密度/hm?2 4538 11 生物量/t·hm?2 290.0 12 土壤類型 赤紅壤

1.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)起源于鼎湖山站季風常綠闊葉林永久樣地的野外觀測調(diào)查，該樣地的面積為1 hm2，始建于1982 年。依照《陸地生態(tài)系統(tǒng)生物觀測規(guī)范》[22]，凋落物回收量的觀測采用凋落物收集器法，即以1×1m 網(wǎng)狀物來回收凋落物，然后換算成單位面積的平均量。鼎湖山收集凋落物的具體方法如下：在永久樣地設(shè)置了15 個凋落物長期觀測收集框，收集框在永久樣地的分布如圖1 所示，均設(shè)置為方框式收集器，方框置于離地面50 cm 高度處，面積為1 m2，方框底部用尼龍網(wǎng)眼窗紗，網(wǎng)狀物用尼龍紗窗制作，方框在樣地內(nèi)隨機放置，用支架固定使枯枝落葉收集框保持水平狀態(tài)。收集頻率為每月收集一次，將每次收集到的凋落物，按枝、葉、花、果、皮、苔蘚地衣及雜物等分開，在65℃下烘干至恒重后稱重，記入凋落物回收量表格[22]。

圖1 凋落物觀測點平面布局示意圖

1.3 數(shù)據(jù)加工、處理方法與過程

本數(shù)據(jù)集的構(gòu)建過程主要包括：野外樣地調(diào)查，凋落物收集框制作與安裝，凋落物收集，凋落物烘干、稱重，數(shù)據(jù)收集與整理，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與評估，數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)集的形成與入庫。具體的構(gòu)建過程見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)構(gòu)建流程

2 數(shù)據(jù)樣本描述

本數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)存儲格式為Excel 文件。文件包含1 個數(shù)據(jù)表單，存放了鼎湖山國家級自然保護區(qū)1999–2016 年的鼎湖山季風常綠闊葉林凋落物月回收量數(shù)據(jù)，共有216 條記錄。表2 列出數(shù)據(jù)表單所包含的具體字段名稱、類型及示例。

表2 鼎湖山針闊葉林樹干液流數(shù)據(jù)集表單內(nèi)容

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評估

本數(shù)據(jù)集來源于野外樣地的監(jiān)測取樣及實驗室分析數(shù)據(jù)。從樣地設(shè)置的前期準備、收集框等設(shè)備的安裝、數(shù)據(jù)的獲取及校正，均由鼎湖山站有著長期野外實驗及室內(nèi)分析經(jīng)驗的技術(shù)人員及科研人員完成，確保了數(shù)據(jù)準確性。具體數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制方法是在凋落物收集過程中，樣品收集間隔保持頻度的一致性，采樣日期在惡劣天氣情形下相差不超過1–2 天，凋落物收集袋上注明收集時間、地點、收集人及收集框號。特別是近年鼎湖山站完善數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以來，在手工記錄的同時，通過手機APP 采集等相關(guān)實驗信息，保證采樣時間等記錄的準確性。凋落物組分枝、葉、花、果、皮、苔蘚地衣及雜物等劃分，由熟練掌握區(qū)分標準的技術(shù)人員完成，保持劃分標準的一致性。凋落的烘干按實驗規(guī)程嚴格操作，待干燥步驟完成，及時用電子天平稱重記錄于實驗本，之后由實驗員錄入鼎湖山數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，錄入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)經(jīng)相關(guān)專家分析數(shù)據(jù)的可靠性，在保證數(shù)據(jù)可靠性的前提下，采用CERN 數(shù)據(jù)質(zhì)量保證和控制方法進行數(shù)據(jù)入庫。

4 數(shù)據(jù)價值

全球變化水、熱格局可能發(fā)生變化情形下，凋落物是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動中的重要結(jié)構(gòu)和功能單元的生態(tài)學意義顯得尤為重要。南亞熱帶季風常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)是我國生態(tài)關(guān)鍵帶的重要常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)類型，其過程與變化的研究是生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學研究的重點，生態(tài)系統(tǒng)過程對全球變化有響應(yīng)和反饋作用，是闡述全球變化的影響與適應(yīng)機理的基礎(chǔ)。因此對我國南亞熱帶鼎湖山代表性森林類型季風常綠闊葉林凋落物的積累和分解過程進行相關(guān)分析和研究，將有利于森林經(jīng)營管理和利用，并對全球變暖提出林業(yè)上的科學對策有著較為重要的意義。

對鼎湖山季風常綠闊葉林的凋落物回歸量的實測，可為該地區(qū)的森林物質(zhì)循環(huán)、能量流動及信息傳遞提供準確的基礎(chǔ)信息[2]。鼎湖山季風常綠闊葉林林分年齡達400 余年，群落有著復(fù)雜的垂直結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)穩(wěn)定，是代表本地帶最高生產(chǎn)力水平的地帶性植被類型[3]。基于中國亞熱帶形成機理，學術(shù)界公認鼎湖山所在區(qū)域水熱環(huán)境對全球變化極其敏感。隨著青藏高原冰川的逐步消融，預(yù)計海陸季風效應(yīng)將進一步加強，全年降水變率有可能進一步加大，導(dǎo)致干季土壤水分進一步虧缺。在這種逐步改變的環(huán)境下，鼎湖山的季風常綠闊葉林群落的響應(yīng)可為森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)研究和區(qū)域退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)研究提供重要參考[23]。而關(guān)于該森林類型凋落物回收量公開數(shù)據(jù)少之又少。

本數(shù)據(jù)集可應(yīng)用于全球氣候變化情形下的養(yǎng)分循環(huán)分析、不同森林類型的結(jié)構(gòu)和功能比較、林業(yè)經(jīng)營管理等相關(guān)領(lǐng)域，也可以考慮在不同的典型區(qū)域、典型陸地生態(tài)系統(tǒng)之間開展多臺站數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)分析，結(jié)合中國生態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心長期定位觀測的生物、土壤、氣候等數(shù)據(jù)，將為模型分析提供非常有用的數(shù)據(jù)（特別在當今模型研究缺乏實測數(shù)據(jù)的情形下）。

5 數(shù)據(jù)使用方法和建議

本數(shù)據(jù)集可通過鏈接Science Data Bank 在線服務(wù)網(wǎng)址（http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/899）下載數(shù)據(jù)；也可通過廣東鼎湖山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站數(shù)據(jù)資源服務(wù)網(wǎng)（htt p://dhf.cern.ac.cn/meta/detail/FA11），登錄首頁后點“資源服務(wù)”下的“數(shù)據(jù)服務(wù)”，進入相應(yīng)頁面下載數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)作者分工職責

李躍林（1970—），男，湖南人，研究員，研究方向為森林生態(tài)學。主要承擔工作：數(shù)據(jù)分析和論文撰寫。

劉世忠（1970—），男，廣東人，高級工程師，研究方向為森林生態(tài)學。主要承擔工作：樣地布置與質(zhì)量控制。

黃健強（1994—），男，廣東人，碩士研究生，研究方向為森林水分生理。主要承擔工作：數(shù)據(jù)整理和論文撰寫。

韋思敏（1996—），女，廣西人，碩士研究生，研究方向為森林生態(tài)學。主要承擔工作：數(shù)據(jù)整理和論文撰寫。

褚國偉（1976—），男，廣東人，高級工程師，研究方向為環(huán)境生態(tài)學。主要承擔工作：數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量控制。

張倩媚（1970—），女，廣東人，高級工程師，研究方向為森林生態(tài)學。主要承擔工作：數(shù)據(jù)錄入與質(zhì)量控制。

張德強（1963—），男，廣東人，研究員，研究方向為森林生態(tài)學。主要承擔工作：項目組織與協(xié)調(diào)。

孟澤（1970—），男，湖南人，技術(shù)員。主要承擔工作：數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量控制。