藏東南急尖長(zhǎng)苞冷杉林不同生境凋落物歸還季節(jié)動(dòng)態(tài)研究*

王建科，周晨霓，段斐

1.西藏農(nóng)牧學(xué)院高原生態(tài)研究所；2.西藏高原森林生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

森林凋落物在森林生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位[1]。森林凋落物層可以緩解雨水對(duì)土壤的沖擊，同時(shí)提高土壤表面的粗糙程度，進(jìn)而起到涵養(yǎng)水源、保持水土、為土壤動(dòng)物和土壤微生物提供生活場(chǎng)所等作用[2-3]。森林凋落物還是物質(zhì)循環(huán)的重要環(huán)節(jié)[4]，由于高海拔地區(qū)低溫和地質(zhì)災(zāi)害頻繁等特點(diǎn)[5]，導(dǎo)致高寒森林土壤發(fā)育緩慢，因此，高寒森林凋落物歸還是土壤養(yǎng)分的重要來(lái)源[6]。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于西藏森林凋落物的研究雖有一些，但對(duì)于凋落物歸還季節(jié)動(dòng)態(tài)特征的研究還相對(duì)缺乏。色季拉山位于我國(guó)藏東南地區(qū)，具有地理環(huán)境復(fù)雜、早晚溫差大、生物多樣性豐富等特點(diǎn)。本研究以藏東南色季拉山為研究區(qū)域，以該區(qū)域急尖長(zhǎng)苞冷杉林（Abies georgeivar.Smithii）凋落物為研究對(duì)象，探索急尖長(zhǎng)苞冷杉林不同海拔、不同生境凋落物歸還季節(jié)動(dòng)態(tài)，旨在為進(jìn)一步探討高寒高山森林生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學(xué)循環(huán)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

一、材料與方法

（一）研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于色季拉山東坡（29° 10′- 30° 15′ N，93°12′ -95°35′ E，海拔為2100-5300m），地處西藏東南濕潤(rùn)區(qū)和半濕潤(rùn)區(qū)的過(guò)渡核心地帶。該區(qū)域年平均氣溫約0.7℃，年降雨量約875-1350mm，降水主要分布在生長(zhǎng)季節(jié)。該區(qū)域每年10月至次年4月發(fā)生土壤季節(jié)性?xún)鋈?。該區(qū)域植被主要是由急尖長(zhǎng)苞冷杉林、林芝云杉（Picea likiangensis var.Linzhiensis）、高山松（Pinus densata）、方枝柏（Sabina saltuaria）[7]等喬木；林芝杜鵑（Rhododendron nyingchiense）、西南花楸（Sorbus rehderiana）、柳葉忍冬（Lonicera lanceolata） 等灌木；紅景天（Rhodiola rosea）、委陵菜（Potentilla chinensis）、西南草莓（Fragaria moupinensis）、卷葉黃精（Polygonatum cirrhifolium）等草本組成[8]。

（二）樣地設(shè)置

分別在色季拉山選取海拔3700m、3900m和4100m急尖長(zhǎng)苞冷杉林設(shè)置3個(gè)面積為1hm2的樣地。在樣地內(nèi)選取林窗、林窗邊緣和郁閉林下三種生境，設(shè)置3個(gè)10m×10m樣方，3個(gè)樣方各放置3個(gè)1m×1m的凋落物框，用于凋落物歸還收集試驗(yàn)。

（三）樣品采集與處理

將每月收集的凋落物在恒溫箱中80℃下烘干至恒重后稱(chēng)重。

（四）數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析采用SPSS 20.0軟件完成，圖表均采用Origin Pro 2021b軟件繪制。

二、結(jié)果與分析

從圖1、圖2和圖3可以看出，急尖長(zhǎng)苞冷杉林凋落物在海拔3700m、3900m和4100m的年總產(chǎn)量分別是4.7748t/hm2、4.6604t/hm2和 4.2274t/hm2。從不同生境分析，凋落物年總產(chǎn)量在3700m、3900m和4100m海拔表現(xiàn)為林窗邊緣>郁閉林下>林窗內(nèi)部。這種現(xiàn)象主要是由于林窗的形成導(dǎo)致林窗內(nèi)部光照、溫度、土壤濕度和理化性質(zhì)等的改變[9]，使原生長(zhǎng)在郁閉林下的植物數(shù)量減少[10-11]，從而使凋落物分布格局發(fā)生變化。

圖1 海拔3700m不同生境凋落物輸入量特征

圖2 海拔3900m不同生境凋落物輸入量特征

圖3 海拔4100m不同生境凋落物輸入量特征

凋落物總產(chǎn)量具有明顯的月動(dòng)態(tài)，凋落量在9月、10月出現(xiàn)高峰期，在6月出現(xiàn)小高峰期，在7月、8月凋落量均較少。在冰雪覆蓋期（12月至次年4月），郁閉林下、林窗邊緣的凋落總量均明顯高于林窗內(nèi)部。6月溫度升高，進(jìn)入雪被融化期，此時(shí)晝夜溫差大，植被的枯枝、樹(shù)皮等木質(zhì)部分在經(jīng)歷熱脹冷縮后容易脫落，凋落物量增加[12]，另外，由于地理位置特殊，冰雹、暴雪等極端天氣使大量的常綠樹(shù)葉、枝條受到天氣影響造成“非正常凋落物”，這也是森林凋落物的重組成部分[13]。除海拔為3900m的林窗內(nèi)部外，三個(gè)海拔梯度的郁閉林下、林窗邊緣和林窗內(nèi)部凋落物月產(chǎn)量極大值均出現(xiàn)在9月、10月，此時(shí)為高寒森林植被生長(zhǎng)季節(jié)后期，凋落物主要是生理性的正常脫落，此時(shí)，凋落葉是凋落物中的主要成分[14-15]。而海拔為 3900 m的林窗內(nèi)部凋落物月產(chǎn)量極大值出現(xiàn)在11月，這可能與該月的大風(fēng)天氣有關(guān)，大量凋落葉隨著風(fēng)從林窗外遷移到林窗內(nèi)部，使林窗內(nèi)部凋落物產(chǎn)量增大[16]。除海拔為4100m的林窗邊緣和林窗內(nèi)部外，其余樣地內(nèi)凋落物月產(chǎn)量極小值均出現(xiàn)在7月、8月，這可能是處于生長(zhǎng)期的植物，可供凋落和遷移的凋落物有限。而海拔為4100m的林窗邊緣和林窗內(nèi)部凋落物月產(chǎn)量極小值均出現(xiàn)在11月，這可能是因?yàn)榻?jīng)過(guò)凋落高峰后，一方面林窗內(nèi)部植物和非林窗區(qū)域凋落物已減少，可供凋落與遷移的凋落物不足，另一方面，11月進(jìn)入雪被形成期，風(fēng)速相對(duì)較小，凋落物遷移的外部作用力減弱[17]。

三、結(jié)論

急尖長(zhǎng)苞冷杉林凋落物年輸入量介于4.2274-4.7748 t/hm2之間，不同海拔凋落物隨季節(jié)變化趨勢(shì)一致，均表現(xiàn)為林窗邊緣>郁閉林下>林窗內(nèi)部，凋落物總產(chǎn)量具有明顯的月動(dòng)態(tài)，凋落量在9月、10月出現(xiàn)高峰期，在6月出現(xiàn)小高峰期；在7月、8月凋落量均較少。