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New Phytologist | 树种丰富度增加了幼树群落的凋落物产量和地表生物量

森林生态学 生态进化论 2023-09-23 19:30 发表于浙江

森林生态学

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森林地表有机层不仅对土壤的形成、植物萌发和群落结构有着重要的影响，还可以对温度变化和地下矿物层的极端情况起到缓冲作用。森林生态系统的地表有机层中储存了大量的碳，且地表有机质比矿质土壤层对森林管理和气候变化更为敏感。最近的研究表明，树种丰富度对生态系统功能（森林生产力和土壤有机碳储存）有积极影响。然而，树种丰富度对森林地表生物量的影响仍不清楚。森林地表生物量的堆积取决于凋落物碎屑的输入和分解速率。互补效应假说和选择效应假说都认为，生态系统生产力会随着树种丰富度的增加而增加，然而，凋落物生物量是否随着树种丰富度的增加而显著增加尚不确定。该研究通过利用亚热带树木多样性试验，研究了凋落物产量、分解速率和地表生物量对树种丰富度增加的响应。

图1 不同树种丰富度水平凋落物产量(a)和森林地表生物量(b)的平均值。

研究发现，在样地水平上的年凋落物产量为10.5~896.3 g m -2 yr -1，而森林地表生物量为5.5~620.5g m -2（图1）。年凋落物产量随树种丰富度的增加而显著增加，但凋落物分解速率随树种丰富度的变化并不显著（图2）；因此，森林地表生物量随树种丰富度的增加略有增加。

图2 树种丰富度对凋落物产量(a)、分解速率(b)和地表生物量(c)的影响

研究发现，年凋落物产量随着叶片厚度和叶片氮含量的增加显著降低；而随着比叶面积的群落加权平均值的增加显著增加（图3）。此外，研究还发现，凋落物产量随着树种丰富度的增加而增加，在比叶面积的群落加权平均值较高、叶厚度和叶氮的功能性状多样性较低的森林中，这种正效应更强。活叶和凋落叶性状的功能多样性对森林地面分解速率没有显著影响，而叶片氮含量对分解速率有显著的正效应。

图3 叶片厚度、叶片氮含量的功能多样性和特定叶面积的群落加权平均值对凋落物产量的影响

结构方程模型的结构表明，树种丰富度可以通过其对凋落物产量的积极影响，从而对森林地表分解速率产生了积极的间接影响；同时，树种丰富度可以通过增加凋落物物种丰富度，从而对森林地表分解速率产生负的影响（图4）。由于两种相反的间接影响相互抵消，从而使树种丰富度对森林地表分解速率的整体影响不显著。

图4 树种丰富度、凋落物产量、地表分解速率、凋落物物种丰富度、土壤温度和土壤湿度对森林地表生物量的直接和间接影响

图5 凋落物产量(a)和凋落物物种丰富度(b)对森林地表分解速率的影响

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