2005–2015 年北京東靈山暖溫帶落葉闊葉林凋落物回收量季節(jié)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集

白帆，張文艷，王楊*

1. 中國(guó)科學(xué)院植物研究所，植被與環(huán)境變化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100093

數(shù)據(jù)庫(kù)（集）基本信息簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)庫(kù)（集）名稱(chēng) 2005–2015 年暖溫帶落葉闊葉林凋落物回收量季節(jié)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集 數(shù)據(jù)作者 白帆，孫汝才，蘇宏新 數(shù)據(jù)通信作者 王楊（wangyang88@ibcas.ac.cn） 數(shù)據(jù)時(shí)間范圍 2005–2015年 地理區(qū)域 北京森林站綜合觀(guān)測(cè)場(chǎng)（中心地理坐標(biāo)為東經(jīng)115°25.543′，北緯39°57.577′，海拔1263 m），位于北京市門(mén)頭溝區(qū)小龍門(mén)國(guó)家森林公園。 數(shù)據(jù)量 2242條記錄 數(shù)據(jù)格式 *.xlsx 數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)址 http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/875 基金項(xiàng)目 國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（31300379） 數(shù)據(jù)庫(kù)（集）組成 數(shù)據(jù)集由1個(gè)數(shù)據(jù)文件組成，數(shù)據(jù)量2242條，包含收集框號(hào)、枯枝干重、枯葉干重、落果（花）干重、樹(shù)皮干重和總重等信息。

引 言

暖溫帶落葉闊葉林是暖溫帶地區(qū)最典型的地帶性植被類(lèi)型之一，是與氣候和土壤相適應(yīng)的結(jié)果。但由于歷史上人類(lèi)活動(dòng)干擾頻繁，原生性的森林植被砍伐破壞嚴(yán)重，當(dāng)前該地區(qū)殘存的天然林已所剩無(wú)幾。東靈山山區(qū)的森林經(jīng)過(guò)近幾十年的恢復(fù)，形成了比較完好的天然次生林，但是林齡不大，均未達(dá)到頂極狀態(tài)[1]，在我國(guó)暖溫帶森林植被中具有顯著的代表性，保存了暖溫帶地區(qū)豐富的物種資源[2]。

為了更好地保護(hù)和利用這一地區(qū)的森林資源，1989 年在孫鴻烈院士的領(lǐng)導(dǎo)下，有關(guān)專(zhuān)家共同考察了北京廣大山區(qū)，確定在北京市門(mén)頭溝區(qū)的東靈山建立中國(guó)科學(xué)院北京森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站（簡(jiǎn)稱(chēng)北京森林站），并于1992 年加入中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（Chinese Ecosystem Research Network，CERN）。旨在根據(jù)統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化的CERN 監(jiān)測(cè)規(guī)范以及ForestGEO 標(biāo)準(zhǔn)觀(guān)測(cè)體系，對(duì)我國(guó)暖溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)水分、土壤、大氣、生物等關(guān)鍵要素開(kāi)展長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)，為科學(xué)研究、示范應(yīng)用和服務(wù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。建站后進(jìn)行的監(jiān)測(cè)與科研工作積累了大量寶貴的科學(xué)數(shù)據(jù)資料，并已按照CERN數(shù)據(jù)管理要求整理入庫(kù)。

凋落物是指植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中主動(dòng)或被動(dòng)地凋落于地面的葉片、枝條、果實(shí)和樹(shù)皮等，是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的植被、土壤和環(huán)境均產(chǎn)生重要影響[3]。森林凋落物的收集與測(cè)定是研究森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的重要手段。凋落物在土壤中積聚了大量有機(jī)物，作為土壤有機(jī)質(zhì)的主要來(lái)源，在土壤動(dòng)物、微生物和其他因素的作用下產(chǎn)生分解和進(jìn)行土壤呼吸，凋落物的分解速率對(duì)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力有重要影響，釋放到大氣中的碳以及有機(jī)物在土壤中的積存時(shí)間，影響著碳循環(huán)過(guò)程。凋落物的產(chǎn)生與分解是森林地表層生物量和養(yǎng)分含量的主要決定因素，土壤微生物的活動(dòng)依賴(lài)于植物地上部分和根系輸出的有機(jī)物，因此凋落物對(duì)地表環(huán)境（如溫度、濕度等因子）和土壤理化性質(zhì)的影響也十分顯著[4]。

CERN 將森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物作為植物群落物質(zhì)生產(chǎn)與物質(zhì)循環(huán)重要的生境因子進(jìn)行長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)，每年按照規(guī)范流程上報(bào)月度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括凋落物回收量的季節(jié)動(dòng)態(tài)和凋落物的現(xiàn)存量。凋落物生產(chǎn)的研究主要集中在凋落物產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)變化，包括植被不同層次凋落物量的季節(jié)動(dòng)態(tài)和年動(dòng)態(tài)及其與環(huán)境因子和氣候變化之間的關(guān)系。本數(shù)據(jù)集依照CERN 監(jiān)測(cè)規(guī)范[5]，整理了北京森林站2005–2015 年暖溫帶落葉闊葉林凋落物回收量季節(jié)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，以期為深入探究全球變化條件下暖溫帶落葉闊葉林群落結(jié)構(gòu)與功能提供本底資料，為認(rèn)識(shí)該地區(qū)森林的物質(zhì)循環(huán)特征及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)提供數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)植被生態(tài)學(xué)的長(zhǎng)期研究。

1 數(shù)據(jù)采集和處理方法

本數(shù)據(jù)集的構(gòu)建過(guò)程主要包括：野外樣地取樣、數(shù)據(jù)加工與處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與評(píng)估、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)集的形成與入庫(kù)。具體的構(gòu)建過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1 數(shù)據(jù)集構(gòu)建過(guò)程示意圖

1.1 數(shù)據(jù)采集方法

1.1.1 樣地描述

北京森林站位于北京市門(mén)頭溝區(qū)清水鎮(zhèn)小龍門(mén)國(guó)家森林公園，地理位置為東經(jīng)115°26'，北緯39°58'。該地區(qū)屬于太行山脈小五臺(tái)山的余脈，其境內(nèi)有北京市最高峰東靈山，海拔范圍400–2303 m，平均海拔1100 m。東靈山中山帶的地帶性植被是以落葉櫟類(lèi)為優(yōu)勢(shì)種和建群種的暖溫帶落葉闊葉林，群落成層現(xiàn)象十分明顯，按高度可分為喬木層（3–15m）、灌木層（0.6–3 cm）和草本層（0–1 m）。主要的落葉闊葉樹(shù)種以遼東棟（Quercus liaotungensis）為主，在山溝等較濕潤(rùn)的局部地段分布有椴屬（Tilia spp.）、花曲柳（Fraxinus rhynchophylla）、胡桃楸（Juglansmandshurica）、黑樺（Betula dahurica）、五角楓（Acer mono）、青楊（Populus cathayana）等[6-7]。年平均氣溫為2–8℃，年≥0°積溫為3600–3800℃；全年降水集中在夏季，年均降水量約600 mm，6–8 月降水量為300–400 mm；無(wú)霜期在160 天以下。地貌以山地侵蝕結(jié)構(gòu)類(lèi)型為主，土壤類(lèi)型為棕壤。

依照CERN 監(jiān)測(cè)規(guī)范[5]，遵循代表性、綜合性、便利性、均質(zhì)性的綜合觀(guān)測(cè)場(chǎng)設(shè)置原則，北京森林站于1990 年在具有區(qū)域代表性的植被暖溫帶落葉闊葉林，建立綜合觀(guān)測(cè)場(chǎng)，CERN 的系統(tǒng)樣地編號(hào)為BJFZH01，平均海拔1263 m，中心地理坐標(biāo)為115°25.543′E，39°57.577′N(xiāo)，觀(guān)測(cè)面積30 m×70 m，林冠層平均高度8 m，郁閉度0.5。喬木9 種，優(yōu)勢(shì)種為遼東棟、黑樺和五角楓；灌木12 種，優(yōu)勢(shì)種為大花溲疏（Deutzia grandiflora）、小花溲疏（Deutzia parviflora）、六道木（Abelia biflora）；草本31 種，優(yōu)勢(shì)種為野青茅（Deyeuxia pyramidalis）、三脈紫菀（Aster ageratoides）、蒙古風(fēng)毛菊（Saussurea mongolica）、銀背風(fēng)毛菊（Saussurea nivea）。

1.1.2 凋落物采集方法

凋落物回收量的季節(jié)動(dòng)態(tài)通過(guò)每年生長(zhǎng)季進(jìn)行定時(shí)取樣測(cè)定凋落物量的數(shù)據(jù)分析得到。在綜合觀(guān)測(cè)場(chǎng)，隨機(jī)布設(shè)了27 個(gè)1×1 m 的凋落物框（部分框的部分年份為0.86 m×0.86 m）。凋落物框的布設(shè)位置和框編號(hào)如圖2 所示。東靈山地區(qū)的生長(zhǎng)季從每年的5 月開(kāi)始到10 月結(jié)束，因此每年5月底、6 月底、7 月底、8 月底、9 月底、10 月中旬和10 月底將凋落物框內(nèi)的凋落物一一收集，帶回實(shí)驗(yàn)室分揀成枯枝、枯葉、花（或果）和樹(shù)皮，分別在65℃下烘干至恒重，稱(chēng)取干重并記錄到森林植物群落凋落物回收量季節(jié)動(dòng)態(tài)記錄表中。該記錄表中的信息包括生態(tài)站名稱(chēng)、樣地名稱(chēng)、收集日期以及所有凋落物框中枯枝、枯葉、花（或果）、樹(shù)皮的鮮重、干重。10 月是落葉闊葉林的集中落葉期，為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，在2005 年、2010 年及2012–2015 年的10 月中旬增加一次凋落物收集和分揀。每年4 月底進(jìn)行凋落物框清理，將前一年10 月底到當(dāng)年4 月底積累的枯枝、落果和樹(shù)皮進(jìn)行回收、烘干（采取間隔時(shí)間多次稱(chēng)重的方式確定樣品已經(jīng)烘至恒重）、稱(chēng)重和計(jì)錄，其余不做計(jì)重拋棄。2005 年和2006 年的4 月底，只進(jìn)行了清框，而沒(méi)有對(duì)枯枝、落果和樹(shù)皮進(jìn)行計(jì)重，因此所有重量均為零。

圖2 綜合觀(guān)測(cè)場(chǎng)平面示意圖及凋落物框編號(hào)

1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)整理主要包括原始記錄信息的檢查和完善、數(shù)據(jù)錄入、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的補(bǔ)充等。原始記錄信息的檢查和完善分取樣分揀和稱(chēng)重兩個(gè)階段。在野外取樣過(guò)程中，每清理分揀完一個(gè)凋落物框時(shí)，依據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)復(fù)核，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正；完成稱(chēng)重后，及時(shí)對(duì)原始記錄表進(jìn)行信息補(bǔ)充和完善，主要包括調(diào)查時(shí)間和地點(diǎn)的填寫(xiě)、指代信息的明確、數(shù)據(jù)記錄的完善、相關(guān)情況說(shuō)明的填寫(xiě)等。

數(shù)據(jù)錄入是將野外原始紙質(zhì)記錄數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)，形成電子版原始記錄的過(guò)程。數(shù)據(jù)錄入時(shí)，要保證在觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)和記錄數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)差異時(shí)，真實(shí)情況可以再現(xiàn)。數(shù)據(jù)錄入完成時(shí)，監(jiān)測(cè)人對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自查，檢查原始記錄表和電子版數(shù)據(jù)表的一致性。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析是將原始數(shù)據(jù)按框加和統(tǒng)計(jì)凋落物的總重量。

2 數(shù)據(jù)樣本描述

暖溫帶落葉闊葉林凋落物回收量季節(jié)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集按年分成10 個(gè)sheet，每個(gè)sheet 為1 年觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，主要包括的指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 數(shù)據(jù)集組成指標(biāo)字段說(shuō)明

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評(píng)估

從取樣前期準(zhǔn)備、取樣過(guò)程中到取樣后分揀，最后烘干稱(chēng)重，整個(gè)過(guò)程對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行控制。同時(shí)，采用專(zhuān)家審核驗(yàn)證的方法，以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

取樣前準(zhǔn)備：根據(jù)CERN 規(guī)范[5]，對(duì)所有參與取樣分揀人員集中技術(shù)培訓(xùn)，盡可能地減少人為誤差。

取樣過(guò)程中：取樣開(kāi)始時(shí)，要核對(duì)裝凋落物的布袋和凋落物框的編號(hào)是否一致，檢查布袋是否已經(jīng)倒凈、有無(wú)過(guò)往取樣殘留；完成一個(gè)掉落物框取樣時(shí)，當(dāng)即對(duì)凋落物框是否全部清空進(jìn)行核查，發(fā)現(xiàn)有遺漏及時(shí)糾正。

取樣后分揀：將取樣布袋內(nèi)所有凋落物按照枯枝、枯葉、落花或果以及樹(shù)皮分揀到不能再分為止；將分揀好的凋落物裝入對(duì)應(yīng)編號(hào)和器官的信封中，要確保對(duì)應(yīng)準(zhǔn)確、信封編號(hào)清晰可讀，避免分揀過(guò)程中的樣品遺撒。

烘干稱(chēng)重：判斷凋落物已恒重的標(biāo)準(zhǔn)是凋落物重量的變化范圍控制在±0.05g；保證天平的穩(wěn)定和清零，注意數(shù)據(jù)填寫(xiě)到表格里的正確位置和信息完整。

原始記錄數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)過(guò)程中，采用2 人同時(shí)輸入數(shù)據(jù)的方式，自查并相互檢查，以確保數(shù)據(jù)輸入的準(zhǔn)確性；原始記錄數(shù)據(jù)集妥善保存并備份，放置于不同地方，以備將來(lái)核查。

4 數(shù)據(jù)價(jià)值

本數(shù)據(jù)集收集了暖溫帶落葉闊林凋落物回收量連續(xù)11 年的季節(jié)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)完整，質(zhì)量可靠。按照器官對(duì)凋落物進(jìn)行分揀以獲取各組分?jǐn)?shù)據(jù)，雖然十分耗時(shí)、費(fèi)力，但是數(shù)據(jù)尺度更加精細(xì)，有利于充分利用各組分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)研究。如凋落葉的年產(chǎn)量可為評(píng)估森林生產(chǎn)力提供數(shù)據(jù)支撐，落花落果數(shù)據(jù)對(duì)森林種子雨相關(guān)的研究具有重要價(jià)值，各組分的比例關(guān)系是影響生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和碳循環(huán)過(guò)程的重要因素。因此，使用本數(shù)據(jù)集可對(duì)暖溫帶落葉闊葉林凋落物數(shù)量、組成和季節(jié)動(dòng)態(tài)等進(jìn)行分析，對(duì)認(rèn)識(shí)全球變化背景下森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能、生存戰(zhàn)略、物質(zhì)循環(huán)過(guò)程以及多樣性和穩(wěn)定性維持機(jī)制具有一定意義。

樣地下坡位的003 和004 樣方在不同年份中，因凋落物框的損壞而經(jīng)常出現(xiàn)斷點(diǎn)。本著數(shù)據(jù)完整性的原則，本數(shù)據(jù)集沒(méi)有將這兩個(gè)不完整數(shù)據(jù)的凋落物框數(shù)據(jù)納入。

數(shù)據(jù)作者分工職責(zé)

白帆（1982—），女，北京人，工程師，研究方向?yàn)樯锒鄻有?。主要承?dān)工作：凋落物取樣、分揀、錄入，數(shù)據(jù)錄入上報(bào)分析與論文撰寫(xiě)。

張文艷（1990—），女，山西人，博士，研究方向?yàn)樯稚鷳B(tài)學(xué)。主要承擔(dān)工作：數(shù)據(jù)整理。

王楊（1988—），男，河北人，工程師，研究方向?yàn)楸Ｗo(hù)生態(tài)學(xué)。主要承擔(dān)工作：數(shù)據(jù)的審核，項(xiàng)目組織、數(shù)據(jù)建設(shè)與管理。

孫汝才（1982—）男，山西人。主要承擔(dān)工作：凋落物取樣、分揀。

蘇宏新（1978—）男，廣西人，教授，研究方向?yàn)槿蛏鷳B(tài)學(xué)。主要承擔(dān)工作：數(shù)據(jù)錄入、項(xiàng)目組織、數(shù)據(jù)建設(shè)與管理。