林下芒萁层凋落物拦截对南亚热带典型人工林生态系统碳循环的影响

近年来，我国及全世界通过植被恢复栽植的人工林面积巨大，被认为是重要的碳汇，在区域尺度上对全球变化有重要影响。在我国南亚热带人工林生态系统中，大面积的林下层被密集的蕨类植物芒萁所占据。很多冠层树种的凋落物在到达地表之前，都会被拦截。凋落物是进入森林土壤的最重要的养分来源。凋落物拦截会明显改变地表附近的微气候和微土壤特征，影响凋落物的分解过程和土壤呼吸，进而影响整个人工林生态系统的碳循环过程。但是我们对林下植物的凋落物拦截作用却知之甚少。通过凋落物拦截、分解实验，开展林下层植物对人工林生态系统碳循环的影响的相关机理研究，有助于我们更好地理解在生态系统水平上林下植被对整个森林生态系统的作用，还可以探讨森林管理和恢复在区域尺度的碳平衡中的作用，进而分析植被恢复对区域尺度上气候变的影响。

我国南亚热带人工林生态系统中，大面积的林下层被密集的蕨类植物芒萁所占据。作为森林土壤的最重要的养分来源，很多冠层树种的凋落物在到达地表之前，都会被芒萁拦截。凋落物拦截效应对生态系统内碳循环的影响，最主要表现在凋落物拦截量、凋落物分解和土壤呼吸3个方面。因此，我们的研究结果主要表现在以下3点：.（1）凋落物拦截量：通过调查南亚热带四种人工林林下芒萁层对冠层树种叶片的拦截量与拦截比例，发现林下芒萁层对凋落物的拦截量排序为湿地松> 厚荚相思> 尾叶桉> 红椎，而林下芒萁层对尾叶桉叶片的拦截比例最高，达99.8%，其次分别为厚荚相思（73.5%）、湿地松（56.3%）和红椎（27%），所有人工林林下芒萁的下半层（0~50 cm）拦截了更大比例的凋落叶，最大为尾叶桉（64.7%）最小为红椎（23.1%）。另外，本研究中的人工林生态系统林下的芒萁层高度大约为65~101 cm，小于或者接近传统的凋落物拦截框的高度（100 cm），并不会造成对冠层凋落物量及净初级生产的低估。.（2）凋落物分解：通过林下芒萁的悬挂高度对凋落物分解影响的实验，发现尾叶桉林和厚荚相思林下，被拦截的凋落物（0 cm，50 cm和100 cm）要比对照处理（剔除林下植被，即传统的凋落物分解方法）分解更快；而红椎林和湿地松林却不同，虽然最快的凋落物分解速率同样发生在0 cm处理下，但是对照处理（Control）却比拦截在50 cm和100 cm的凋落物分解速率快一点。.（3）土壤呼吸：通过模拟林下植被和凋落物对土壤呼吸影响的实验，发现所有处理的土壤呼吸均表现出明显的季节规律；而不同人工林生态系统中林下植被和凋落物对土壤呼吸所产生的影响不尽相同；土壤呼吸与土壤温度呈指数相关关系，但与土壤湿度无关。这些结果说明作为缓冲过渡层，林下芒萁层的凋落物拦截作用增加凋落物碳的输入和减少土壤中碳的输出，通过类似于“开源节流”的方式促进了土壤碳的固定。但凋落物拦截后，土壤呼吸对温度的敏感性增加，可能导致未来持续性的全球变暖会从土壤中释放更多的碳，削弱了林下植被通过凋落物拦截的方式固定土壤碳的生态系统功能。这些结果还证明林下植被是森林生态系统碳循环重要的驱动力之一，它们不仅本身积累生物量，而且林下植被通过凋落物拦截效应可能同样也会改变森林生态系统的地上过程和地下过程，进而影响整个森林的碳循环等生态系统功能。