Evaluation of the effects of long-term removal of understory on forest ecosystem

长期砍伐林下植被对森林生态系统的影响评价

基本信息

批准号：
22K05729
负责人：
榎木勉
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

九州大学北海道演習林に設定された下層植生除去試験地において，地上部生産量，土壌特性，土壌動物層の調査を行い，下層植生の除去が森林生態系機能に及ぼす影響を明らかにした。下層植生除去によりカラマツの成長量は減少したが，ミズナラは変化が見られなかったリターフォール量はミズナラ林，カラマツ林ともに下層除去区で減少した。下層除去によりA0層の蓄積量は減少し，鉱質土壌は両林分で容積重，土壌硬度が増加し，重量含水率が減少した。いずれの変化もカラマツ林で大きかった。下層植生の地上部構造の消失によるA0層および土壌表面の流亡や地下茎の消失による土壌構造の圧縮等がこれらの原因と考えられた。カラマツ林ではA0層の窒素濃度の増加，ミズナラ林では土壌表層の窒素濃度の減少が見られた。ミズナラ林では生葉およびリターフォール中の窒素濃度が低下し，下層除去による環境の変化に対し窒素利用効率が増加したと考えられた。これらの結果がミズナラ林の土壌表層の窒素濃度の減少につながったと考えられる。一方，カラマツ林では窒素濃度の変化はないが，葉面積あたりの葉重が増加し，乾燥への対応と考えられた。中型土壌動物は，下層除去により種数，アバンダンスとも減少し，その変化はカラマツ林で大きかった。群集構造も，カラマツ林では変化が大きく，機能群，分類群ともに多様性を大きく失った。大型土壌動物も同様の結果がみられ，中型土壌動物層の変化との対応も確認された。ティーバッグを用いた分解実験（Tea Bag Index, TBI）の結果，下層除去は有機物分解速度を低下させたことが示された。その低下はカラマツ林で大きかった。下層除去は様々な生態系機能に影響することが示され，その影響はミズナラ二次林よりもカラマツ人工林で大きかった。人工林化による生態系の改変は下層消失という変化に対する脆弱性を増大させる可能性が示唆された。

我们在九州大学北海道实验林设立的林下植被去除试验场调查了地上生产、土壤性质和土壤动物层，并阐明了林下植被去除对森林生态系统功能的影响。林下植被的去除减少了落叶松的生长量，但在栎树中没有观察到变化。在林下植被去除区域，栎树和落叶松林的凋落物数量均减少。去除下层后，A0层的堆积量减少，两林地矿质土的容重和土壤硬度均增加，重量含水量下降。这两种变化在落叶松森林中都更大。认为这是由于林下植被地上结构消失，A0层和土壤表面受到侵蚀，以及地下根茎消失导致土壤结构压实所致。落叶松林中A0层氮浓度升高，栎林土壤表层氮浓度降低。在栎树林中，鲜叶和凋落物中的氮浓度下降，并且由于林下植被的去除，氮利用效率被认为响应环境变化而增加。这些结果被认为导致了栎林土壤表层氮浓度的下降。另一方面，在落叶松森林中，虽然氮浓度没有变化，但单位叶面积的叶重增加，这被认为是对干旱的反应。对于中型土壤动物来说，由于林下植被的去除，物种数量和丰度都减少了，这种变化在落叶松林中最为明显。落叶松森林的群落结构也发生了显着变化，功能群和分类群的多样性都显着丧失。对于大型土壤动物也观察到了类似的结果，并且也证实了与中型土壤动物层的变化的对应性。使用茶袋进行的分解实验（茶袋指数，TBI）的结果表明，去除下层会降低有机物的分解速度。落叶松林的下降幅度更大。研究表明，林下植被清除会影响各种生态系统功能，落叶松人工林的影响比次生栎林更大。有人认为，人工林导致的生态系统变化可能会增加对林下植被损失等变化的脆弱性。