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凋落物是生态系统初级生产力的重要组成部分,也是联系地上过程与地下过程的枢纽,在碳循环和养分循环过程中起着关键作用。本研究的目的是通过一个具有成熟演替序列的亚热带森林研究凋落物产量和质量在演替过程中的变化。本研究收集了2009年至2012年不同演替阶段27个样地的凋落物,将2010年、2011年的凋落物进行了分类,并用元素分析仪测定了2010年叶凋落物的C含量和N含量,分析了不同组分凋落物产量与样地性质及环境因素的关系,探讨了森林演替过程中凋落物变化的格局与机制。本研究主要内容包括: ⑴古田山亚热带常绿阔叶林平均年凋落物产量为510.9g m-2yr-1,变化范围是262.3-784.7 g m-2yr-1,年际变化不显著,季节变化上表现出明显的双峰格局,在春季(3-5月)和深秋季节(10-11月)凋落物产量最高。叶凋落物在总凋落物中占有绝对优势,占总凋落物的75.5%。叶凋落物的物种组成较丰富,0.56 m2的收集框里,总物种数最多达26个。常绿物种占了叶凋落物的88.7%,其凋落高峰期并不一致,一些物种在春季和秋季都有凋落高峰,一些物种仅在春季具有凋落高峰期。落叶植物主要在秋季凋落,凋落高峰期比较一致。 ⑵在森林演替过程中,凋落物的季节性变化在演替晚期比演替早期更明显。林龄对不同组分凋落物产量具有显著影响。叶凋落物产量在演替早期,随着林龄的增加迅速增加,增加速率随着林龄的增加而减慢,到演替中期达到最高值,但在演替后期叶凋落物产量有下降趋势。非叶凋落物随着林龄的增加线性增加,而且,非叶凋落物对总凋落物的贡献随着林龄的增加逐渐增大。总凋落物随着森林演替的变化格局是,随着林龄的增加而增加,增加速率逐渐变慢,在演替后期趋于稳定。 ⑶生物多样性对叶凋落物产量具有较大的影响,生物多样性高,凋落物产量增加。这种正效应的一个原因是生物多样性会促进森林的初级生产力。但在去除林冠层生长因素的影响后,生物多样性对凋落物产量的影响仍然显著。 ⑷用结构方程模型综合分析各因子的影响途径,结果显示森林演替对凋落物的影响主要是通过森林生长以及增加生物多样性起作用的。但是对不同组分凋落物产量的作用机制不同。对叶凋落物来说,通过生物多样性的作用所产生的影响较大,此外,林冠层的生长影响也较显著。但是非叶凋落物则不同,生物多样性的影响很小,主要是林龄对它产生了影响。 ⑸叶凋落物C浓度为50.18%±14%,相对比较稳定,季节变化很小。N浓度为1.13%±3%,其季节变化显著。生长季初期的凋落物N含量最高,秋冬季节凋落高峰时最低。叶凋落物C∶N比值为46.43±1.12。每年凋落物C养分归还量为171.97±12.32 g C m-2,每年的N养分归还量为3.86±0.28 g N m-2。叶凋落物养分归还量的季节动态与叶凋落物产量的格局一致。森林演替过程会对叶凋落物C∶N比值产生影响,随着林龄的增加,C∶N比值会增加。