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研究亮点
HIGHLIGHTS
1. 探讨了林窗下不同树种枯死木的分解速率，对比了不同树种的分解特性；
2. 弥补了现有文献中对干扰林地枯死木分解过程的不足，为深入理解森林生态系统在不同干扰条件下的物质循环提供了新见解；
3. 为森林管理和保护策略的制定提供了科学基础，对应对气候变化引发的生态干扰和维持森林生态系统的稳定具有重要的实际意义。
01
研究背景
枯死木作为森林生态系统的重要组成部分，对生物多样性和能量流动具有关键作用。枯死木的分解过程受到微生物呼吸、物理破碎、淋溶作用和生物转化等多种因素的驱动，对生态系统中有机物循环和能量流动至关重要。森林生态系统中枯死木的储量受多种因素影响，其中森林经营活动扮演着关键角色。随着气候变暖引发的生态干扰事件增多，枯死木的数量急剧上升。研究表明，欧洲云杉(Picea abies)等针叶树种的死亡与干旱和极端气候现象密切相关，这些环境压力削弱了树木的生命力，使其更易受到害虫和病原体的侵袭。森林内部林窗的形成是树木自然死亡和环境干扰的直接结果，这些林窗改变了森林地面的微气候条件。随着林窗逐渐扩大，微气候条件也会随之变化。
然而，当前关于枯死木分解速率的研究主要集中在未受干扰的林分及树下环境。为此，本研究旨在探究林窗下不同树种枯死木的分解过程，重点研究主导波兰山区的欧洲云杉和欧洲水青冈(Fagus sylvatica)这2种树种。研究林窗下枯死木的分解速率对于理解森林生态系统的未来发展趋势至关重要，并有助于识别影响分解过程的关键因素。本研究提出以下假设：1)林窗对枯死木分解速率有抑制作用，且这种作用在不同树种间是一致的；2)在相同的热湿条件下，欧洲云杉木材的分解速率快于欧洲水青冈的木材；3)参与碳、氮、磷循环的酶活性能够反映林窗对分解过程的影响。
02
研究方法
研究区域位于波兰Babiogórski国家公园，包含2种类型的样地：1)因树皮甲虫侵袭而形成的林冠缺口样地；2)未受干扰的对照样地。选取样地共20个，其中10个有林窗，10个无干扰。使用欧洲云杉和欧洲水青冈木材样本制成50 mm x 50 mm x 22 mm的立方体，并放置在每个样地的中心点，直接接触土壤表面。随后，在每个样地处设置15 cm高的PVC围栏，模拟自然分解条件，于每个围栏内放置3个木材样本。收集土壤样本测定酶活性，使用荧光法测定包括β-葡萄糖苷酶(BG)、β-D-纤维二糖苷酶(CB)、β-木糖苷酶(XYL)、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶(NAG)、磷酸酶(PH)和硫酸酯酶(SP)在内的6种胞外酶的活性；使用元素分析仪(LECO CNS TrueMac Analyzer)定量评估木材样本中的有机碳和氮含量；测定木材样本的体积、鲜重、干重，并计算干密度、残余质量、质量损失和孔隙率。使用Spearman相关系数确定测试木材属性之间的关系；使用主成分分析(PCA)确认测试属性之间的关系并分组分析样本；采用一般线性模型(GLM)研究样地类型、木材种类对木材属性的影响。
图 1｜研究区域位置示意图
03
研究结果
图 2｜实验不同处理条件下土壤月均湿度与温度
图 3｜不同树种在不同实验条件下枯死木分解36个月后的质量损失(MD, %)和干密度(Dd, g/cm³)
图 4｜不同树种在不同实验条件下枯死木分解36个月后, 氮含量(ΔN, %)、碳含量(ΔC, %)、孔隙率(ΔPor, %)和木质素含量(Δlignin, %)的变化
图 5｜木材属性之间的相关性分析
图 6｜主成分分析(PCA)显示变量在第一和第二主成分因子平面上的投影
图 7｜实验期间不同年份不同研究样地土壤酶活性(nmol MUB⋅g−1·h−1)对比
Cite this article
Błońska, E., Górski, A., & Lasota, J. 2024. The rate of deadwood decomposition processes in tree stand gaps resulting from bark beetle infestation spots in mountain forests. For. Ecosyst. 11, 100195.
https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100195
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100195
关于本刊
《森林生态系统(英文)》（Forest Ecosystems）是由教育部主管、北京林业大学主办的林学、生态学类的开放获取学术期刊。主要收录森林生态系统、森林群落、森林环境、遥感、气候变化、大数据等相关研究领域的高质量、原创性研究论文和评论性文章。影响因子4.1，在中科院期刊分区表中居农林科学大类一区，林学小类一区。
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森林生态系统(英文)
微信号：Forest Ecosystems
https://www.sciencedirect.com/journal/forest-ecosystems
编辑：唐珊珊
审核：李杰
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