凋落物也可称为枯落物或有机碎屑,是指在生态系统内,由地上植物组分产生并归还到地表面,作为分解者的物质和能量来源,借以维持生态系统功能的所有有机质的总称
[1]。凋落物是森林生态系统的重要组成成分,它在一定程度上反映了森林生态系统的初级生产力,凋落物作为连接植物群落与土壤间的纽带,在森林生态系统的物质循环、能量流动和信息传递这三大功能中发挥着重要作用
[2]。自19世纪70年代以来,森林凋落物的相关研究一直为林学、森林生态学、生物地球化学和森林土壤学等多学科所重视,最早全球主要森林类型的凋落物量和现存量的范围得到量化,随后相关研究在深化
[2]。影响凋落物量的因素主要是气候和林型,森林凋落物量年变化与气候环境因子(台风、暴雨等)密切相关。马尾松针叶林(
Pinus massoniana coniferous forest,简称针叶林)、马尾松针阔叶混交林(mixed
Pinus massoniana/broad-leaved forest,简称针阔混交林)和季风常绿阔叶林(monsoon evergreen broad-leaved forest,简称季风林)是鼎湖山国家级自然保护区内分布的典型森林植被类型。其中季风常绿阔叶林是我国南亚热带的地带性森林类型,鼎湖山是该森林类型的典型代表性地带
[3]。鼎湖山凋落物产量研究表明,凋落物产量差异体现出森林演替和生长格局的变化趋势,其中受降水和气温的影响,凋落物输入存在明显的季节性,雨季(4月至9月)凋落物产量高于旱季(10月至翌年3月)
[4-5]。研究还发现,鼎湖山阔叶林和混交林凋落物量存在“大小年”现象,即森林不能连续几年均维持较高(或较低)的凋落物量,这种波动性变化可能是森林维持稳定生产力的一种自我调节形式
[6]。凋落物回收量中的凋落物组分指枝、叶、花、果、皮、苔藓地衣及杂物等,对鼎湖山马尾松针叶林、针阔叶混交林和季风常绿阔叶林三种代表性森林类型的研究表明,不同类型森林凋落物组分比例不同,但叶总是占有最大的比例;凋落物的凋落节律与森林类型和气候条件有关,不同的森林其凋落物有不同的凋落节律,共同点是凋落高峰均出现在雨季
[6]。
在全球气候变化背景下,森林凋落物的分解是全球碳平衡的一个尤为重要的关键环节,水热环境等因素的差异是导致凋落物分解速率不同的主要原因。森林结构的不同,导致林下小气候的差异,进而影响凋落物的分解。森林凋落物分解研究有利于揭示和阐明森林群落演替过程中土壤有机碳的积累机制,这也是近年来的一个研究热点。鼎湖山季风常绿阔叶林作为演替后期的森林类型,其年凋落物量高于演替初期的马尾松针叶林,这有利于土壤活性有机碳的积累
[7]。在对鼎湖山森林残体分解后的3个去向(呼吸、可溶性有机碳和碎屑)所占比例的研究发现,凋落物以呼吸的形式归还至大气的比例随森林正向演替而降低,季风常绿阔叶林76.2%的凋落物通过可溶性有机碳(DOC)和碎屑(fragmentation)形式进入土壤,碎屑是凋落物分解后碳流向土壤的主要形式
[8]。在季风常绿阔叶林土壤CO
2排放研究上,降雨过程中大量凋落物淋溶有机碳的输入能改变土壤微生物群落组成,刺激微生物活性,进而增加土壤CO
2排放
[9]。因鼎湖山地处全球三大高氮沉降区域之一和受酸雨严重影响的区域
[10],联系该环境背景,研究表明,氮沉降输入没有影响到鼎湖山凋落物输入量,但抑制土壤CO
2排放
[11],并减缓凋落物分解速率
[12-13]。综上所述,在植被–土壤–大气统一连续体系统中,凋落物与土壤生物亚系统、土壤亚系统及大气系统相联系,在生物地球化学循环中具有重要意义。鼎湖山森林生态系统定位研究站(简称鼎湖山站)是中国生态系统研究网络(CERN)和UNESCO/MAB(联合国教科文组织/人与生物圈计划)的站点之一,依照CERN监测技术,自1978年建站以来,长期开展了季风常绿阔叶林群落等主要森林群落凋落物的监测与研究
[8,14,15,16,17 ]。本数据整理了鼎湖山站1999–2016年季风常绿阔叶林凋落物月回收量数据,以期为深入探讨全球水热格局变化情形下的植被结构和生态系统功能提供本底资料,为该地区的森林经营管理及生态系统功能评价提供数据支撑。