岷江上游高山森林冬季河流中凋落叶碳、氮和磷元素动态特征

高山森林河流中凋落叶元素释放动态不仅是生态系统物质循环和能量流动的重要组成部分,而且是森林养分流失的主要过程,并可能与冬季雪被和冻融导致的水环境变化密切相关.以岷江上游高山森林4种代表性植物康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana)凋落叶为对象,采用凋落叶分解袋法,研究冬季不同冻融时期(冻结初期、冻结期、融化期)河流中凋落叶碳(C)、氮(N)和磷(P)元素动态特征.康定柳、方枝柏和四川红杉凋落叶C(14.6%-47.7%)、N(22.3%-58.5%)和P(4.8%-20.5%)元素在整个冬季均表现为明显的释放现象,而高山杜鹃凋落叶C(-7.3%)和N(-62.7%)表现为明显的负释放(富集)现象,P(0.7%)表现为微量的释放现象.整体而言,凋落叶分解过程中C、N和P元素在冬季的冻结初期、冻结期和融化期整体表现为释放—富集—释放的模式,但康定柳和方枝柏凋落叶N表现为富集—富集—释放模式,方枝柏凋落叶P表现为释放—富集—富集模式.同时,凋落叶C、N和P元素的释放率受河流水温、p H、电导率和C、N、P营养元素等水体环境因子的显著影响.这些结果表明高山森林河流水环境特征显著影响了凋落叶分解过程中元素动态及其相关的物质循环过程,但影响程度受到凋落叶种类和基质质量的控制.     

季节性冻融期长白山森林溪流中凋落叶N、P的释放动态

冬季河床凋落叶作为寒冷区森林溪流的主要能量来源,其元素释放动态是土壤-水体营养元素流动的关键纽带,并可能受到凋落叶质量、底栖动物与季节性冻融过程的影响。为了解凋落叶在季节性冻融过程中的分解过程、元素动态及底栖动物在该过程中的作用,以长白山森林源头溪流河岸带代表性植物色木槭(Acer mono)和蒙古栎(Quecus mongolica)为研究对象,采用凋落叶分解袋的方法,分别研究了有无底栖动物定殖的(5 mm和0.3 mm孔径)凋落叶袋中凋落叶的分解动态及N、P元素的动态特征。结果表明:(1)低温条件下,色木槭仍维持较快的分解速率(0.015 2±0.003 0) d-1,蒙古栎维持中速分解速率(0.006 4±0.001 7) d-1;(2)底栖动物显著促进了凋落叶的质量损失(P0.05),其对色木槭凋落叶分解的贡献高于蒙古栎,表明底栖动物对凋落叶的摄食分解具有一定的选择性,其更倾向于选择分解快的高质量凋落叶;(3)冻融期分解过程中蒙古栎凋落叶N元素表现为富集-释放-释放,而色木槭凋落叶N元素在各个时期均表现为释放现象,2种凋落叶P释放动态一致;(4)底栖动物显著促进了凋落叶越冬分解过程中N、P元素的释放(P0.05);(5)从不同时期的失质量速率及元素释放率可见,底栖动物对凋落叶分解及元素释放动态的主要作用出现在冻结期。     

模拟雪被变化对红桦和四川红杉凋落叶碳氮磷释放动态的影响

凋落叶碳和养分的归还是森林生态系统物质循环的重要环节,且可能受到气候变暖所引发雪被格局变化的影响.通过野外雪被控制（雪被减少和雪被去除）和凋落物分解实验,探究亚高山森林落叶树种红桦（Betula albosinensis Burkill）和四川红杉（Larix mastersiana Rehder&E.H.Wilson）凋落叶分解过程中碳（C）、氮（N）、磷（P）释放动态在各关键时期（雪被形成期、覆盖期、融化期和生长季）对雪被变化的响应.结果表明：红桦和四川红杉凋落叶在分解第一年呈现C释放和N、P累积,其中,C含量减少了8.7%-11.5%,N、P含量分别增加了25.0%-36.4%和21.2%-43.4%.分解一年后,相较于自然雪被,凋落叶C在雪被减少和去除条件下释放更快,而N、P累积更少.不同物种凋落叶在分解过程中表现出不同趋势,红桦凋落叶N、P在冬季即开始呈现富集,而四川红杉N、P的富集延后发生在生长季.另外,混合线性模型和相关性分析结果表明雪被、分解时期、物种及三者之间的交互作用显著影响了凋落叶C、N、P的变化,其释放率与日均温显著相关,且N释放率与凋落叶初始质量显著相...     

马尾松与乡土阔叶树种凋落叶混合分解过程中微生物生物量特征

马尾松(Pinus massoniana)因其针叶凋落物分解迟缓而致使林地养分归还慢,严重影响着中国南方林业的可持续发展。营造针阔混交林可改善凋落物组成,促进分解从而提高养分归还。在营造混交林前,了解伴生树种凋落叶与主要树种凋落叶之间微生物生物量特征,有助于认识混交林的微生物群落的变化特征,为实施中国大面积人工纯林生态系统转化为混交林生态系统提供科学依据。将马尾松与3种珍贵乡土阔叶树种(檫木Sassafras tzumu,香樟Cinnamomum Camphora,香椿Toona sinensis)凋落叶混合分解,总共35个处理,对其在分解过程中的微生物生物量特征进行研究,结果如下,(1)马尾松凋落叶与阔叶混合后增加了微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)的含量。MBC在马尾松+香樟组合中6?4和马尾松+檫木+香椿组合中7?1?2最为显著。MBN在马尾松+香樟+香椿组合中6?2?2和6?1?3比例最为显著。(2)微生物生物量碳在大部分处理中表现出加合效应,少数处理在第一年为拮抗作用而在第二年为协同作用。MBN的非加和效应均体现为显著的协同作用,且在前3个分解时期尤为显著之后降低。马尾松+香椿和马尾松+檫木组合中阔叶占30%—40%、马尾松+香樟+香椿组合中7?1?2和6?2?2比例表现出协同作用。拮抗作用主要出现在马尾松占较大比例而香椿凋落叶占较小比例的组合中。(3)分解系数k值、凋落叶初始性质(N、P、MBN、MBC、木质素/N)与微生物生物量混合效应呈显著相关。与其他阔叶相比,马尾松与香椿和香樟凋落叶混合更能增加MBC和MBN的含量呈协同效应。相比于其他组合,马尾松+香樟+香椿组合中阔叶占较大比例也许更有利于增加微生物生物量,促进整个凋落叶的分解,尤其是马尾松+香樟+香椿组合中7?1?2、6?2?2。若仅从引入阔叶树种后能促进林地凋落物分解的角度考虑,香樟和香椿阔叶树种适宜于马尾松纯林改造。     

四川盆地亚热带常绿阔叶林土壤动物对几种典型凋落物分解的影响

亚热带常绿阔叶林土壤动物对植物生长不同关键时期凋落物分解的贡献可能具有显著差异,但一直缺乏必要关注。以四川盆地亚热带常绿阔叶林典型人工林树种马尾松(Pinus massoniana)和柳杉(Cryptomeria fortunei),次生林树种香樟(Cinnamomum camphora)和麻栎(Quercus acutissima)凋落物为研究对象,采用凋落物分解袋试验,根据植物叶片物候规律在非生长季节(秋末落叶期、萌动期和展叶期)和生长季节(叶片成熟期、盛叶期和叶衰期)不同关键时期动态研究土壤动物对凋落物失重率的影响。土壤动物对4种典型物种凋落物分解均表现出明显贡献,其作用的凋落物失重率分别为：17.78%(麻栎)>14.23%(柳杉)>9.61%(香樟)>8.21%(马尾松)。相对于其他时期,四个树种的土壤动物贡献率均在秋末落叶期最小,除马尾松在叶衰期土壤动物贡献率最大以外,其余3个物种均在盛叶期土壤动物的贡献率最大,且土壤动物对阔叶分解的贡献率大于针叶。相关分析表明,除温度显著影响各关键时期土壤动物对凋落物的贡献外,整个第一年土壤动物作用的凋落物失重率及贡献率与纤维素含量和C/N显著相关,但在非生长季节主要与N含量、C/N和木质素/纤维素密切相关,而生长季节主要相关于木质素/N。这些结果为深入理解亚热带常绿阔叶林物质循环及其与植物生长过程的关系提供了一定的基础数据。     

华山松林凋落物养分释放及土壤生态化学计量特征对模拟氮沉降的短期响应

研究模拟氮(N)沉降下森林生态系统凋落物-土壤C/N/P化学计量特征,对探究在全球气候变化背景下森林生态系统物质循环内在机理具有重要科学意义。以滇中亚高山华山松林(Pinus armandii forest)为研究对象,采用尼龙网袋法于2018年2月—2019年1月在华山松林开展模拟N沉降下凋落叶、枝原位分解试验,分别设置4个N沉降水平:对照CK(N 0g·m~(-2)·a~(-1))、低氮LN(N 5 g·m~(-2)·a~(-1))、中氮MN(N 15 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮HN(N 30 g·m~(-2)·a~(-1))。结果表明:华山松林凋落叶和枝C元素均为直接释放模式;凋落叶和枝N元素分别为淋溶-富集-释放和富集-释放模式;凋落叶和枝P元素分别为淋溶-富集-释放和富集-释放模式;凋落叶的C、N、P养分释放速率(40.71%、53.83%、47.06%)均高于凋落枝(20.98%、22.04%、13.15%);各N处理下,凋落叶和枝C释放速率均表现为LNMNCKHN;N沉降总体增加了凋落叶C、N含量,但对P含量无显著影响;N沉降显著降低了凋落叶ω_((C))/ω_((N))和ω_((N))/ω_((P))、凋落枝ω_((C))/ω_((N));凋落叶、枝N、P含量与土壤N、P含量密切相关,土壤P对凋落叶化学计量影响最大,土壤N对凋落枝化学计量影响最大,土壤C对凋落物化学计量影响最小。在短期内N沉降能抑制凋落物分解过程中C、N、P的释放,但对土壤化学计量特征无明显影响,滇中华山松林凋落物分解过程中的化学计量变化特征及养分释放的研究有助于了解森林生态系统对N沉降的响应机理,特别是土壤N、P对凋落物分解的影响将为后续研究的重点内容。     

香樟凋落叶在土壤中分解初期对凤仙花生长和生理特性的影响

采用盆栽实验,通过向土壤(每盆8 kg)中添加0 g/盆(CK)、20 g/盆(T1)、40 g/盆(T2)和80 g/盆(T3)香樟(Cinnamomum camphora)凋落叶,探讨其在土壤中分解初期对凤仙花(Impatiens balsamina)生长和生理特性的影响,为乔木园林植物香樟与林下草本观赏植物的合理搭配以及凋落叶的处理提供参考.为分析施入的凋落叶是否会明显改变土壤物理性状进而影响受体植物生长,干扰化感效应的表现,同时进行了平行空白试验,即将香樟凋落叶蒸煮2 d后风干(尽可能地降低其中次生代谢物质的含量),同样设置3个处理(Z1 20 g/盆,Z2 40 g/盆和Z3 80 g/盆).分别在凤仙花播种后第20、60、100和120天测定其植株的生长指标,在第60天测定光合生理指标,并取样测定抗性生理指标.结果表明:(1)香樟凋落叶在土壤中分解的初期,显著抑制了凤仙花的地径和高生长(P<0.05);随着凋落叶添加量的增加,抑制效应增强,且显著抑制了凤仙花叶片的叶绿素含量和气体交换过程,其中叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔限制值(Ls)在60 d随凋落叶量的增加而显著减小(P<0.05);随着凋落叶量增加,凤仙花叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著降低(P<0.05);各处理丙二醛(MDA)含量均显著大于CK,表明其受到了一定程度的膜质氧化损伤;各凋落叶处理的脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)含量均显著低于CK(P<0.05),可溶性蛋白(SP)含量随凋落叶量增加呈上升趋势.(2)在平行空白试验中,经蒸煮后凋落叶处理的凤仙花在形态和抗性生理上均表现为无显著差异(P>0.05),表明在一定的凋落叶添加量范围内,土壤的物理性质的变化不明显,没有显著影响凤仙花的生长,其受到抑制的主要原因是凋落叶分解释放的次生代谢物质在土壤和受体植物中发生化学作用的结果;(3)香樟凋落叶处理对凤仙花的化感综合抑制效应随施用剂量的增大而增强,T1、T2和T3处理的化感综合效应值(CE)分别为0.169、0.354和0.497.综上说明,在香樟凋落叶自然分解初期,其释放的化感物质影响了树下凤仙花的抗性生理活动,对环境适应能力降低,致使凤仙花光合能力下降,生长受到抑制,最终导致凤仙花观赏质量降低.     

马尾松与阔叶树种凋落叶混合分解初期的酶活性

酶是凋落物养分释放过程中必不可少的催化剂,酶活性能迅速响应凋落物分解条件的改变,并在一定程度上反映分解快慢.以四川省低山丘陵区马尾松人工林为对象,研究马尾松(M)与香樟(X)、檫木(S)、香椿(T)阔叶树种混合凋落叶(MX、MS、MT;MSX、MXT、MST;MSXT)分解初期与碳(C)、氮(N)、磷(P)循环相关酶活性的变化特征,包括β-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶(C循环水解酶),β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶(N循环水解酶),酸性磷酸酶(P循环水解酶)以及多酚氧化酶和过氧化物酶(C循环氧化酶).结果显示:(1)树种组合对酶活性影响显著,相比单一M,MT、MXT、MST、MSXT组合有助于提高C、N循环水解酶活性,而MX、MS、MSX组合则对酶活性具有一定的抑制作用;(2)混合比例对酶活性影响显著,无论一针一阔、一针两阔还是一针三阔混合模式,皆在马尾松与总阔叶量之比为6:4时,C、N循环水解酶活性较高;(3)相比单一M,混合处理降低了P获得水解酶及C获得氧化酶活;MT6:4和MXT6:1:3、MST6:3:1及MSXT(6:1:1:2、6:1:2:1)处理则有助于C、N循环水解酶活性整体提高,其中又以MT6:4和MSXT6:1:2:1处理更佳,且分别提高了63.34%、22.12%、11.93%、105.80%和53.91%、50.94%、29.10%、140.93%;(4)CCA分析表明,酶活性对树种组合、混合比例、凋落叶初始质量及微环境因子的响应不同,其中树种组合对酶活性影响最大,凋落叶初始N、N/P次之,说明凋落叶化学组成及其物理性质的某些方面共同作用于酶活性.综上,MT6:4和MSXT6:1:2:1混合更利于C、N循环水解酶活性在分解初期的稳定及提高.     

青藏高原东部高寒沙化草地中高山柳凋落叶分解特征的空间异质性

凋落物分解是生态系统碳氮循环的重要环节,为探究青藏高原东部沙化草地中高山柳(Salix cupularis)凋落叶的分解及其对灌木"肥岛"形成的影响,采用分解袋法研究不同大小高山柳灌丛冠幅下不同微位置(茎基周围、冠幅最小半径处、灌丛间裸地)高山柳凋落叶的分解特征.结果表明:(1)分解时间显著影响高山柳凋落叶分解及养分释放过程,随着分解时间延长凋落叶木质素含量无显著变化,凋落叶质量损失率、C和N含量均显著增加(P 0.05),且凋落叶C/N和木质素/N均显著降低(P 0.05).(2)高山柳灌丛冠幅越小,其凋落叶质量损失率越高;且不同微位置下,高山柳凋落叶质量损失率外圈中圈内圈(P 0.05).(3)大冠幅的高山柳下,凋落叶N含量显著高于小冠幅的高山柳(P 0.05),但不同微位置未引起C(总有机碳、纤维素和木质素)和N养分含量变化的显著差异.总之,在高山柳凋落叶分解初期(第一年),高山柳灌丛冠幅大小仅影响其质量和N含量;无论高山柳灌丛冠幅大小如何,不同微位置下高山柳凋落叶养分含量无显著差异,这表明短期内高山柳凋落叶的分解对其"肥岛"的形成可能没有显著贡献.(图4表1参59)     

林窗边缘效应对马尾松和香樟凋落叶分解的影响

为了解马尾松(Pinus massoniana)人工林不同面积林窗边缘凋落叶分解的养分释放规律,采用凋落袋分解实验,以长江上游低山丘陵区人为采伐形成的马尾松人工林7种不同大小林窗(G1:100 m~2;G2:225 m~2;G3:400 m~2;G4:625 m~2;G5:900 m~2;G6:1 225 m~2;G7:1 600 m~2)为研究对象,以林下为对照,探讨马尾松和香樟(Cinnamomum camphora)凋落叶的质量损失率和养分释放率.结果表明:除钾释放率外,林窗边缘两种凋落叶的质量损失率和养分释放率均显著高于林下.在1.5年分解过程中,两种凋落叶的质量损失率和碳释放率呈持续上升趋势.分解前90 d,两种凋落叶的质量损失速率和养分释放速率最快;分解90-360 d后,部分林窗出现氮和磷的富集现象;180-270 d和1.5年后,部分林窗出现钾的富集现象.随林窗面积增大,除钾释放率外,两种凋落叶在中型林窗边缘(400、600和900 m~2)具有较高的质量损失率和养分释放率.在凋落叶分解过程中,质量损失率和碳、氮释放率与土壤含水率均呈显著正相关.中型林窗(400-900 m~2)对凋落物的分解具有更显著的边缘效应,而这种边缘效应与物种有一定关联.因此,在马尾松低效林改造过程中,可利用中型林窗(400-900 m~2)边缘这一显著作用,引入乡土阔叶树种加速马尾松人工林的物质循环,维持林分地力.     

中国森林凋落叶氮、磷化学计量特征及控制因素

建立中国森林凋落叶养分浓度及其化学计量比数据库,分析养分浓度及其化学计量比与主要环境因素之间的关系,对预测中国森林生态系统生物地球化学循环具有重要意义.通过收集已报道的中国森林凋落叶氮(N)、磷(P)浓度及其相关变量,探讨地理因素(纬度,LAT)、气候因素(年平均气温,MAT和年平均降水量,MAP)和叶特性(常绿与落叶、阔叶与针叶)对中国森林凋落叶N、P和N/P的影响.结果显示,N浓度和N/P随LAT的升高而降低,P浓度随LAT的升高而升高;N浓度和N/P随MAT和MAP的升高而升高,而P浓度随MAT和MAP的升高而降低;常绿树种和落叶树种N浓度差异不显著,落叶树种P浓度比常绿树种高53%,而N/P比常绿树种低57%;相反,阔叶树种N浓度比针叶树种的高37%,而P浓度和N/P在两者之间没有显著差异.综上,中国森林凋落叶N、P及N/P受环境因素和叶特性综合影响,特别是气候因素对凋落叶P浓度和N/P的影响尤为显著,这为预测全球气候变暖背景下森林物质循环提供了理论依据.     

川西地区7种常见彩叶树种凋落物分解

凋落物分解是森林土壤碳和养分的重要来源.彩叶林为川西地区重要的生态系统类型之一,为探索川西地区常见彩叶树种凋落物分解速率与养分释放,采用尼龙分解袋法研究常见彩叶物种葛罗枫(Acer grosseri)、落叶松(Larix kaempferi)、青榨槭(Acer davidii)、元宝枫(Acer truncatum)、黄栌(Cotinus coggygria)、红桦(Betula albosinensis)和花楸(Sorbuspohuashanensis)凋落物分解过程中的质量损失和养分释放特征.结果表明,分解两年后7种彩叶树种凋落物质量残留率从高到低依次为元宝枫(66.4%)、落叶松(64.1%)、红桦(63.7%)、青榨槭(59.6%)、黄栌(58.9%)、葛罗枫(50.8%)和花楸(50.1%);凋落物质量损失主要发生在第一年,第一年凋落物质量损失率显著高于第二年.两年分解过程中,7种彩叶树种凋落物碳浓度下降,碳表现为净释放.氮磷释放特征在物种间差异显著,其中,花楸凋落物氮磷均表现为净释放.相关性分析表明,初始养分(氮和磷)含量与分解速率呈正相关,而难分解物质(木质素和纤维素)含量与分解速率呈负相关.综上所述,川西彩叶树种凋落物分解和氮磷释放因树种和分解时期而不同,花楸凋落物分解和养分释放速率相对较快;研究结果可为川西彩叶林景观恢复重建的物种选择提供科学依据.(图3表3参41)     

马尾松与阔叶树种凋落叶混合分解初期的酶活性北大核心CSCD

酶是凋落物养分释放过程中必不可少的催化剂,酶活性能迅速响应凋落物分解条件的改变,并在一定程度上反映分解快慢.以四川省低山丘陵区马尾松人工林为对象,研究马尾松（M）与香樟（X）、檫木（S）、香椿（T）阔叶树种混合凋落叶（MX、MS、MT;MSX、MXT、MST;MSXT）分解初期与碳（C）、氮（N）、磷（P）循环相关酶活性的变化特征,包括β-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶（C循环水解酶）,β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶（N循环水解酶）,酸性磷酸酶（P循环水解酶）以及多酚氧化酶和过氧化物酶（C循环氧化酶）.结果显示：（1）树种组合对酶活性影响显著,相比单一M,MT、MXT、MST、MSXT组合有助于提高C、N循环水解酶活性,而MX、MS、MSX组合则对酶活性具有一定的抑制作用;（2）混合比例对酶活性影响显著,无论一针一阔、一针两阔还是一针三阔混合模式,皆在马尾松与总阔叶量之比为6：4时,C、N循环水解酶活性较高;（3）相比单一M,混合处理降低了P获得水解酶及C获得氧化酶活;MT6：4和MXT6：1：3、MST6：3：1及MSXT（6：1：1：2、6：1：2：1）处理则有助于C、N循环水解酶活性整体提高,其中又以MT6：4和MSXT6：1：2：1处理更佳,且分别提高了63.34%、22.12%、11.93%、105.80%和53.91%、50.94%、29.10%、140.93%;（4）CCA分析表明,酶活性对树种组合、混合比例、凋落叶初始质量及微环境因子的响应不同,其中树种组合对酶活性影响最大,凋落叶初始N、N/P次之,说明凋落叶化学组成及其物理性质的某些方面共同作用于酶活性.综上,MT6：4和MSXT6：1：2：1混合更利于C、N循环水解酶活性在分解初期的稳定及提高.     

外源性氮和磷添加对马尾松凋落叶分解及土壤特性的影响

研究外源性氮和磷对马尾松(Pinus massoniana)凋落叶分解速率、分解过程中N、P、K含量变化及马尾松林地土壤生化特性的影响,为阐明外源性氮和磷对凋落叶分解土壤养分的影响及为森林养分管理提供科学依据。采用尼龙网袋分解法,在广东马尾松林内建立4块5 m×5 m的小样地,放置凋落叶样品,测定其分解速率和N、P、K含量变化。结果表明,施N对马尾松凋落叶的分解有抑制作用,施P及N+P对凋落物的分解速率有不同程度的促进,其中施P处理的分解最快;分解24个月后,对照,施N、P和N+P的马尾松纯凋落叶分解率分别为90%,74%、98%和97%。施N、P和N+P的马尾松林地凋落叶N含量显著大于凋落叶的初始N含量,分解24个月后各处理凋落叶的N含量分别增加了18%、34%、23%和38%;各处理凋落叶P含量在分解过程中呈现上升的趋势,分解24个月后凋落叶的P含量分别显著增加了27%、21%、163%和144%,P和N+P处理的凋落叶P含量上升幅度大;而凋落叶K含量无明显变化规律。施N和N+P显著增加了土壤的全P和有效P含量,增量分别为4%、14%和23%、222%;加P显著增加土壤了全P、全K和有效P含量,增量分别为18%、6%和277%。施N、施P和施N+P 3种处理显著增加了土壤细菌、真菌和放线菌数量,加P提高了脲酶、磷酸酶及过氧化氢酶活性,增量分别为11%、17%和16%,施N+P提高了磷酸酶和过氧化氢酶活性,增量分别为7%和2%。综上所述,施N抑制马尾松凋落叶的分解,而施P及N+P促进凋落物的分解。在马尾松林施用P肥可以促进凋落叶的分解和养分循环。     

杨树人工林生态系统凋落物生物量及其分解特征

凋落物是森林土壤有机质的主要来源,是森林生态系统物质循环和能量流动的重要载体。而凋落物分解是森林生态系统养分生物地球化学循环的重要过程,是土壤有效养分供应能力的决定因素之一,与森林生产力及可持续生长密切相关。通过研究杨树人工林凋落物生物量及其分解过程,掌握其养分数量及其释放规律,为人工林可持续经营提供重要依据。采用凋落物收集网法和凋落物分解袋法,对长江中下游地区南京市浦口区13年生的杨树(Populus deltoides Bartr.cv."Lux"I-69/55)人工林生态系统凋落物生物量以及不同类型凋落物的分解特征进行了系统研究,结果表明:杨树人工林凋落物生物量约为5t·hm~(-2)·a~(-1),叶片是凋落物的主要成分,占凋落物总量的70%左右;通过Olson指数模型拟合得出的各凋落物的半分解时间及95%分解时间均表现为杨树枯枝杨树枯叶混合凋落物枯死的林下植被杨树根系。2年连续分解试验表明,凋落物中的N整体上呈先富集后释放的模式,P整体上呈持续富集的模式,K呈早期释放模式,而Ca和Mg的释放模式比较复杂。分解2年后,杨树地上部分凋落物(枯叶和枯枝)养分总释放量(N、P、K、Ca和Mg的总和)为86.1 kg·hm~(-2),养分回归率约为60%;林下植被凋落物养分总释放量为92.3 kg·hm~(-2),养分回归率达75%以上,表明林下植被凋落物是杨树人工林生态系统养分归还的重要组成部分。     

鼎湖山马尾松林凋落物分解对凋落物输入变化的响应

为了了解我国南方森林常见的人为干扰（凋落物收取）活动对生态系统养分循环的影响,研究了鼎湖山马尾松林3种主要树种凋落物分解及其养分释放对凋落物输入量变化的响应。这3种树种分别为马尾松（Pinus massoniana）、荷木（Schimasuperba）和锥栗（Castanopsis chinensis）。凋落物输入量变化分别为凋落物去除（L-）、加倍（L＋）和对照（L）3种处理,每种处理25个重复。经过18个月的处理试验,凋落物分解速率及其养分释放随树种、分解阶段和凋落物处理不同而异。荷木、马尾松和锥栗分解物平均残留率分别为0.46±0.01、0.42±0.01、0.40±0.02,其中,荷木与锥栗、马尾松差异性显著。不同处理间的凋落物分解速率差异显著,加倍、对照和去除处理样地凋落物的平均残留率分别为0.51±0.08、0.53±0.09和0.55±0.08。凋落物加倍处理促进了凋落物分解过程中C的释放,而去除凋落物处理则抑制了N、P的释放。以上结果表明,凋落物收取活动不仅直接带走凋落物中的大量养分,而且抑制了凋落物分解及其养分释放。     

林窗大小对马尾松和樟凋落叶质量损失的影响

林窗在人工林林分结构优化和调整上具有重要价值.为了解林窗面积对凋落物分解是否有显著影响以及哪种面积林窗下凋落物分解更快,以采伐形成的42年生的马尾松(Pinus massoniana)人工林7种不同大小的林窗(G1,100m~2;G2,225 m~2;G3,400 m~2;G4,6 25 m~2;G5,900 m~2;G6,1 225 m~2;G7,1 600 m~2)为研究对象,以林下为对照,采用凋落袋分解实验,探讨不同林窗面积对马尾松(Pinus massoniana)和樟(Cinnamomum camphora)凋落叶分解的影响.结果表明:1)林窗面积对凋落叶的分解具有显著(P0.05)影响,即Olson经典分解模型拟合凋落叶质量损失的分解系数k值比较,马尾松为G4G1CKG2G3G5G6G7,樟为G2G4G1CKG5G6G7G3.可见中型(G4:625 m~2)林窗下马尾松和樟的质量损失率高于其它林窗和林下.2)马尾松和樟凋落叶(每30天)质量损失速率都表现出先升高(0-90 d)后降低的趋势.分解一年后,两种凋落叶在3个孔径凋落袋内的质量损失率比较,马尾松为0.04 mm(35%)0.5 mm(43%)3 mm(51%),樟为0.04 mm(42%)0.5 mm(49%)3 mm(60%),两者的分解95%的平均时间分别为马尾松4.35年和樟3.60年.可见樟凋落叶比马尾松凋落叶分解得更快.综上,林窗面积对凋落物分解有显著影响,在马尾松低效林改造过程中,可利用中型林窗这一显著作用,引入乡土阔叶树种樟,加速马尾松人工林的物质循环,维持林分地力.     

模拟氮沉降对鄂西南亚高山湿地泥炭藓(Sphagnum)凋落物分解的影响

当前氮沉降对湿地泥炭藓凋落物分解的影响还存在很大争议,并且亚热带湿地泥炭藓分解对氮沉降的响应研究鲜见报道.采用分解袋法,在鄂西南地区开展模拟氮沉降对泥炭藓凋落物分解影响的实验.模拟氮浓度设置4个水平,分别为N0(0 g m~(-2) a~(-1))、N3(3 g m~(-2) a~(-1))、N6(6 g m~(-2) a~(-1))、N12(12 g m~(-2) a~(-1)),其中N0为对照(CK).野外分解3、6、9和12个月后,室内测定泥炭藓凋落物干重、灰分、总碳(C)、总氮(N)、C/N以及总酚含量,计算凋落物的质量残留率、总碳(C)残留率及总酚残留率.结果显示:(1)氮沉降对凋落物分解的影响取决于分解时间,且泥炭藓凋落物的分解主要发生在前6个月.分解12个月后,N3浓度的质量残留率较CK下降了11.91%,而N6、N12较CK分别增加了12.98%、10.43%.(2)氮沉降对凋落物灰分含量有一定影响,但是随分解时间的延长影响程度不同.凋落物的相对灰分含量和绝对灰分含量均随分解时间的增加呈显著增加趋势.(3)氮沉降对泥炭藓凋落物总碳(C)含量有显著的影响(P 0.05),分解时间对泥炭藓凋落物总碳(C)、总氮(N)及总酚含量存在显著影响(P0.05),且氮沉降对泥炭藓凋落物总碳(C)含量的影响程度取决于分解时间.分解12个月后,凋落物中总碳(C)含量和C/N均较初始值有所下降,总氮(N)含量和总酚含量则有所增加.(4)凋落物质量残留率、总碳(C)残留率与总酚残留率呈现出较强的线性正相关.可见,氮沉降对泥炭藓分解在短期内有一定影响,但并不是简单地促进或抑制作用.(图4表2参53)     

细根对中亚热带森林几种优势树种凋落叶分解的影响

为深入理解森林生态系统中进入凋落物层生长的细根对凋落叶分解的影响,通过分解袋控制实验,以多花黑麦草(Lolium multiflorum)根系为研究对象,探讨细根对中亚热带森林中四川山矾、薯豆、香樟和马尾松等4种优势树种单一及其混合凋落叶分解速率的影响.结果显示,进入分解袋中生长的活根生物量因凋落叶性质不同差异极显著(P 0.001),其中薯豆分解袋中的细根在生长高峰期时生物量最大(131.5 mg/袋).凋落物质量和细根存在与否以及二者的交互作用均对分解过程产生显著影响.经过270 d的分解,生长进入分解袋中的细根能一定程度加速凋落叶分解,其中细根对薯豆凋落叶质量损失的相对贡献率最大(57.78%),而对马尾松的贡献率最小(6%),凋落叶初始C/N值显著影响细根对凋落叶质量损失的相对贡献率.同一类型凋落叶在两种根处理条件下,凋落叶表面细菌及真菌群落结构均存在较大差异,有根处理能显著提高细菌群落的多样性及数量,且细根的存在及其吸收作用对3种阔叶树种凋落叶的混合分解产生协同效应.本研究表明进入凋落物层生长的细根生物量与凋落叶初始质量相关,细根通过改变凋落叶表面分解者的群落结构与数量,并且主动调控其生长的养分需求从而加速分解.(图4表7参35)     

氮沉降对杉木人工林凋落物叶分解过程中养分释放的影响

凋落物的养分释放是生态系统养分循环的重要组成部分,是维持森林生态系统养分平衡的关键过程。近几十年来,森林生态系统正受到氮沉降增加的影响,开展氮沉降全球化背景下凋落物养分释放的研究,有助于揭示森林养分循环对氮沉降的响应机制。以亚热带有代表性的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林(福建官庄国有林场1992年造林)为研究对象,自2004年1月开始进行氮沉降模拟试验,设置4个氮沉降处理,分别为0(N0)、60(N60)、120(N120)、240(N240)kg·hm~(-2)·a~(-1),采用分解袋法进行原位分解试验,将分解袋随机投放至林地表面,每隔60天取样1次,共持续660 d,探讨凋落物叶在分解过程中养分(P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Fe)的释放动态。结果表明,在模拟氮沉降初期,氮沉降总体上促进了养分元素的释放,相对于N0处理,氮沉降分别使K的周转期缩短22.14%-26.09%,Ca周转期缩短15.31%-34.59%,Mg的周转期缩短5.25%-27.03%,Mn的周转期缩短17.85%-46.80%,Zn的周转期缩短20.51%-33.18%;就P和Fe而言,仅有N_2处理对其表现为促进作用,周转期分别缩短11.02%和26.01%。在各氮沉降水平中,120 kg·hm~(-2)·a~(-1)的施入量对凋落物养分释放作用最显著,说明此时杉木人工林还未达到氮饱和状态,随着时间的推移,当杉木人工林生态系统达到氮饱合时,则有可能对凋落物的养分释放产生不利的影响。