湿地挺水植物凋落物立枯分解研究进展

在许多湿地生态系统中,挺水植物立枯常组成凋落物总量的主要部分,其分解过程研究对于正确评价湿地生态系统的碳收支状况具有重要意义。对立枯分解过程与传统研究中凋落物分解过程的差异,分解过程中的 CO2排放,立枯分解的研究方法,以及分解过程的影响因素进行了综述。一般认为,湿地挺水植物立枯与传统研究中凋落物所处环境的差异造成了分解过程的差异,其分解过程中产生 CO2是湿地温室气体排放的重要途径;凋落袋和红外气体分析仪是湿地挺水植物立枯分解研究的主要方法;真菌组成了立枯体上微生物的大部分,对于立枯分解具有重要作用;环境因子（温度、水分等）和“基质质量”是影响挺水植物立枯分解过程的重要因素。在全球变化背景下,气候变化因子会直接或间接影响凋落物立枯分解过程,引起对气候变化的反馈,因此,在全球范围内开展气候变化对于湿地生态系统挺水植物立枯分解影响的研究具有重要的意义,必将成为凋落物研究的一个重要方向。     

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。     

滇中高原磨盘山云南松林凋落物输入动态及养分归还量研究

森林凋落物是森林生态系统的重要组成部分,是森林物质循环与能量流动的重要载体。为明确云南松林地凋落物输入动态与养分归还规律,以滇中高原磨盘山云南松天然次生林为研究对象,采用野外枯落物收集器法和室内试验分析的方法,对云南松林凋落物输入动态特征以及养分归还量进行了研究。结果表明,(1)云南松林凋落物年输入量为13 323.54kg·hm~(-2)·a~(-1),月凋落量的季节动态呈多峰型,其峰值分别出现在2月、5月、8月、10月和12月,而最小值则出现在9月。(2)云南松凋落物中叶的年凋落量为9 537.94 kg·hm~(-2)·a~(-1),占年总凋落量的71.59%,其次分别是枝和屑,其年凋落量分别为1 935.38 kg·hm~(-2)·a~(-1)和1 157.43 kg·hm~(-2)·a~(-1),分别占年总凋落量的14.53%和8.69%,花的年凋落量占年总凋落量的比例最小,为1.33%,枝和叶凋落物输入量,特别是叶凋落物输入量对其年输入总量和月凋落量动态贡献较大,并且在一定程度上决定了凋落物的月输入动态。(3)滇中高原云南松凋落物总氮、总磷、全钾和全碳的年归还总量分别为70.29、23.81、29.98、6 091.73 kg·hm~(-2)·a~(-1);各组分的养分归还量中以叶凋落物的养分归还量最大,是滇中云南松养分归还的主要形式。研究表明,云南松天然次生林各组分的输入与养分归还量受到树种本身生长节律与代谢过程影响的同时还受环境因素的影响,进一步了解森林凋落量的时空变化机制还需长期定位观测研究。     

磷输入对沼泽湿地小叶章枯落物分解过程酶活性的影响

在三江平原沼泽湿地布置外源磷输入小区,选取典型湿地植物小叶章Calamagrostis angustifolia枯落物为研究对象,采用分解袋法,研究了不同梯度外源磷输入(CK:0;P1:1.2 g·m-2·a-1;P2:4.8 g·m-2·a-1;P3:9.6 g·m-2·a-1)对小叶章枯落物分解过程中酶活性的影响.结果表明,在小叶章枯落物分解前期,低磷输入(P1)抑制了蔗糖酶和脲酶活性,继续分解的过程中则极显著促进了二者的酶活性(P<0.01),而低磷输入对淀粉酶活性的影响则与之相反;中磷输入(P2)在小叶章枯落物分解的整个过程都促进了蔗糖酶和淀粉酶的活性,对脲酶活性除在分解65 d时有抑制,其他时期均提高了其酶活性;高磷输入(P3)均提高了枯落物分解后期的蔗糖酶和脲酶活性,其对淀粉酶活性的影响无明显规律;3种磷输入均显著抑制了酸性磷酸酶活性(P<0.01).     

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。     

模拟氮沉降下滇中亚高山森林凋落物养分元素释放特征

凋落物的养分元素释放在森林生态系统养分循环中起到了重要作用。森林生态系统受氮沉降的影响在近几十年内正显著增加,开展氮沉降背景下不同林分凋落物养分释放的研究,可为预测该区域森林生态系统养分循环及对氮沉降增加的响应提供理论依据。采用凋落物分解袋法,以滇中亚高山常绿阔叶林、高山栎(Quercus semicarpifolia)、华山松(Pinus armandii)和云南松(Pinus yunnanensis)4种林分的凋落叶和枝为研究对象,设置不同氮沉降水平,分别为对照(CK,N 0 g·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)),探究4种林分凋落物营养元素释放特征、影响因素以及生态化学计量比对不同氮沉降水平的响应特征。结果表明:氮沉降12个月后,氮沉降抑制凋落叶和枝C、N元素的释放;除华山松外,氮沉降抑制其他3种林分类型P元素的释放;K元素的释放则在各林分中表现为LN促进,MN和HN抑制。各氮沉降水平降低了各林分凋落物的C/N(1.34%—37.15%)以及高山栎林和云南松林的C/P(2.29%—24.34%),LN与MN下华山松林、LN下常绿阔叶林的C/P显著提高(1.26%—7.37%)。双因素和冗余分析表明,4种林分下凋落叶和枝的元素释放受林分类型的影响最大,受施氮水平的影响次之。可见,模拟氮沉降在凋落叶和枝的分解过程中起到了抑制作用,且在不同林分间差异显著。     

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)     

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。     

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)     

增温对南亚热带针阔叶混交林凋落物分解酶活性的影响

凋落物分解酶可以催化凋落物分解并且影响其分解速率,在生态系统物质循环和能量流动过程中发挥着重要作用.采用海拔梯度改变而导致增温的方式探究南亚热带针阔叶混交林凋落物层6种分解酶活性对增温的响应特征及其影响因子.结果表明,湿季增温使酸性磷酸酶(AP)和纤维二糖酶(CBH)活性分别降低了36.08%和29.01%,干季增温使AP增加了49.90%,而β葡萄糖苷酶(BG)活性降低了21.07%,乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)没有受到增温的影响.增温对凋落物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)没有显著影响.季节变化显著影响了凋落物N含量、C:N、N:P和MBC(P 0.05),增温和干湿季交互作用显著影响凋落物C:P(P 0.05).冗余分析表明不同季节凋落物MBC和凋落物N:P的变化是影响增温背景下南亚热带针阔叶混交林凋落物分解酶活性的主导因子.综上,在气候变暖的情况下,凋落物分解酶活性的变化可能有助于缓解养分对微生物的限制,形成新的养分利用模式来应对气候变化.(图4表4参43)     

不同林龄云南松凋落叶分解及养分归还特征

为探讨不同林龄云南松的凋落叶产量及分解养分归还特征,以云南玉溪磨盘国家森林公园不同林龄(15 a、30 a和45a)云南松为对象,采用样地法及网袋法,经过1 a的定位观测,对云南松凋落叶产量、分解及养分(N、P、K、Ca和Mg)归还特征进行了研究。结果表明:(1)磨盘山地区不同林龄云南松凋落叶产量在11月至翌年1月最大,为1.92～3.30 t·hm~(-2),占全年凋落叶量48.98%～56.44%,而2—4月凋落叶产量最少,仅占全年的8.81%～10.50%;不同林龄年凋落叶产量表现为30 a(5.92 t·hm~(-2))45 a(5.05 t·hm~(-2))15 a(3.29 t·hm~(-2));(2)不同林龄云南松凋落叶在分解1 a内总失质量率表现为30 a(40.82%)15 a(40.41%)45 a(38.06%);随林龄的增加,凋落叶分解半衰期分别为1.11 a(15 a)、1.29 a(30 a)和1.39a(45 a),分解周期分别为4.82 a、5.23 a和5.60 a,分解系数分别为0.40 a~(-1)、0.41 a~(-1)和0.38 a~(-1);(3)凋落叶分解过程中N归还量在各时期均为30 a45 a15 a,并随时间推移呈现出不断增加的趋势,而其他养分元素归还量在分解过程中均呈现出不同的波动情况,N、Ca和Mg归还量均在11月至翌年1月期间达到最大值,P、K则在8—10月期间归还量达到最大;(4)经过1 a的分解,不同林龄所测定的5个养分元素归还总量为45 a(250.75 kg·hm~(-2))30 a(239.64 kg·hm~(-2))15 a(164.17kg·hm~(-2))。     

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。     

氮添加和干旱对呼伦贝尔草原5种植物性状的影响

植物功能性状能够反映植物对环境变化的响应,但是很少有研究同时考虑多个气候变化因子交互对植物功能性状的影响。基于氮添加(0 g·m~(-2)·a~(-1)和10 g·m~(-2)·a~(-1))和干旱(减少66%生长季(5—8月)降水量)模拟实验,测量了呼伦贝尔草原5种优势植物的叶片形态学特征、叶片化学计量学特征以及植被高度等多个指标,探讨了呼伦贝尔草原植物对于土壤养分和水分变化的响应。结果表明,(1)干旱能够促进氮添加对土壤可利用氮特别是硝态氮含量的提升。(2)氮添加显著增加叶片N含量,降低叶片P含量,增加叶片氮磷比;干旱降低叶片N含量和叶片P含量,对叶片氮磷比影响不显著;植物叶片N、P含量受氮添加和干旱交互作用的显著影响,并在氮添加情况下施加干旱能够进一步增加P素对植物生长的限制作用。(3)氮添加处理下植物倾向于采取资源获取型策略,增加高度和比叶面积(SLA),降低叶片干物质含量(LDMC);干旱处理下植物倾向于资源保守型利用策略,降低高度和SLA,增加LDMC和叶片C含量;而植物高度、SLA、LDMC和叶片C含量不受氮添加和干旱交互作用的显著影响。研究表明,草地生态系统氮、水循环之间存在偶联关系,两者共同影响了植物养分吸收,决定植物叶片化学计量特征;而氮添加对植物资源利用策略影响更多的受到土壤水分调节。该研究强调在未来的气候变化研究中,需要同时考虑多个气候变化因子及其交互作用对植物功能性状的影响,并且需要考虑不同维度的功能性状的响应,才能更全面更准确地评估并预测生态系统功能的变化。     

水分变化对若尔盖高寒湿地木里薹草(Carex muliensis)枯落物分解及CO_2排放的影响

枯落物分解是湿地生态系统物质循环和能量流动的重要环节,是调控全球碳平衡的关键过程之一。深入探究枯落物分解对水分变化的响应,对于了解湿地生态系统碳动态及其对气候变化的反馈至关重要。以若尔盖高寒湿地优势植物种木里薹草(Carex muliensis)枯落物为研究对象,设置不同水量和频率的干湿交替变化试验,测定枯落物失重率以及CO_2排放量,研究枯落物分解对于水分变化的响应。结果表明,培养期间水分变化对木里薹草枯落物失重率没有显著影响。不同干湿交替处理下枯落物失重率的变化范围为31.64%～34.26%。水量、频率及两者交互作用对枯落物CO_2排放均有显著影响(P0.05)。与低水量相比,高水量处理增加了木里薹草枯落物CO_2排放量。在高水量处理下,降低降水频率可显著增加CO_2排放(P0.05),高、低频率下CO_2排放量分别为(5.28±0.24)和(10.77±0.64) g·kg~(-1)。因此,未来降水格局变化(包括降水量和降水频率变化)将对若尔盖高寒湿地木里薹草枯落物分解过程中的CO_2排放产生重要影响。     

不同强度间伐对杉木人工林凋落物分解速率的影响

为了明晰凋落物分解对间伐强度的响应,本文以南京市溧水区林场间伐7年后的25年生杉木Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.人工林为研究对象,研究了不同间伐强度下凋落物的分解速率和化学组成的变化,并分析其与部分环境因子之间的关系,以期为不同间伐强度对凋落物分解特征影响机制的初步探究奠定基础,为人工针叶林的可持续发展提供科学依据。结果显示,(1)间伐显著改变了杉木人工林凋落物的分解速率;与对照地相比,中度间伐下分解最快,失重率为31.98%;弱度间伐次之,为30.94%;强度间伐则会减缓杉木凋落物的分解,失重率仅达到27.03%。(2)经1年分解,对照地和3种间伐强度下凋落物均表现出N的净积累,中度间伐强度对凋落物中N的影响显著,w(C)/w(N)和w(木质素)/w(N)的年动态变化趋势相似,其中w(C)/w(N)是反映分解速率的理想指标。(3)间伐主要通过影响凋落物层温度、蔗糖酶和纤维素酶的活性来改变凋落物的分解速率。本研究结果表明,适度间伐能够改变凋落物层温度和酶活性,加速杉木人工林凋落物的分解,减缓过分积累,促进土壤养分的输入;过度间伐会抑制凋落物分解,阻滞养分的回归与利用。该研究对进一步揭示间伐对森林系统中物质及养分循环的影响机制有一定意义,可为制定合理有效的营林措施,促进针叶人工林养分循环提供一定的科学依据。     

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.     

滇中高原5种森林类型凋落物及营养元素储量研究

森林凋落物在维持森林生态系统正常的物质循环和养分平衡方面起着重要作用,凋落物分解为森林生态系统提供可持续利用的养分。研究滇中高原森林凋落物现存量及分解过程,掌握其凋落物营养元素的含量和储量特征,可为森林生态系统的可持续经营提供依据。以云南玉溪磨盘山华山松(Pinus armandii)林、云南松(Pinus yunnanensis)林、高山栎(Quercus semecarpifolia)林、滇油杉(Keteleeria evelyniana)林、常绿阔叶林5种森林类型为研究对象,通过野外调查、室内实验相结合的方法,对滇中高原5类森林凋落物现存量及分解强度、凋落物营养元素含量及储量进行研究。结果表明,(1)磨盘山5类森林凋落物现存量表现为:滇油杉林(30.28 t·hm~(-2))云南松林(29.81 t·hm~(-2))华山松林(25.15 t·hm~(-2))高山栎林(11.92t·hm~(-2))常绿阔叶林(11.91 t·hm~(-2)),其中分解层凋落物量最丰富,占总现存量的40%以上;云南松林和华山松林的新鲜凋落物分解强度高,分解一段时间后分解强度减弱,而常绿阔叶林则与之相反;高山栎和滇油杉凋落物分解强度在不同阶段无显著差异。(2)随凋落物分解程度的加剧,5类森林凋落物中P、N、Zn含量总体呈增大趋势,S、Fe、Na含量逐层增大,Ca、Mg含量逐层减少,K、Mn含量分布无明显规律性。(3)5种森林类型凋落物营养元素总储量表现为:滇油杉林(988.63kg·hm~(-2))华山松林(719.79kg·hm~(-2))云南松林(624.27kg·hm~(-2))高山栎林(308.82kg·hm~(-2))常绿阔叶林(290.41kg·hm~(-2)),凋落物营养元素储量在凋落物下层有明显的积累,其中N、P、K、Al、Fe、Na、Zn在分解层积累,而Ca、Mg、Mn则在半分解层就发生积累。     

植被恢复对寒旱区典型草原群落枯落物分解的影响研究

草地的不同利用方式和利用程度影响枯落物的分解过程,进而影响生态系统的物质循环和能量流动。为了解寒旱区植被恢复后草地生物地球化学循环过程,在内蒙古不同恢复年限(恢复25年、恢复12年和严重重度退化)的典型草原群落开展枯落物原位分解试验,分别于样品投放后的第15、30、45、60、75、300、330和360天回收分解袋,同时测定8个时期枯落物中氮(N)、碳(C)、磷(P)、纤维素、木质素和灰分含量并记录土壤表层温度和含水量,以确定不同恢复阶段植物群落枯落物物质损失情况。结果表明,恢复时间不同的3个群落,枯落物残留率存在显著差异(P0.05),恢复25年群落、恢复12年群落和重度退化群落枯落物的残留率分别为31.57%、44.11%和49.63%。植被恢复对不同群落枯落物分解系数影响较小,但减少了枯落物分解时间。经过25年和12年的恢复,枯落物分解95%需要的时间分别为1 465 d和1 361 d,而重度退化群落为2 864,植被恢复使得分解时间减少大约一半。植被恢复对枯落物中TOC含量存在显著影响(P0.05),植被恢复可以减缓枯落物中有机碳的损失速率。经过一年的分解,重度退化群落枯落物中纤维素、木质素、和灰分的含量显著高于两个恢复群落(P0.05)。植被恢复减少了枯落物分解过程中的难分解物质的含量。植被恢复通过改变植物枯落物中物质的组成,进而改变生物地球化学循环的速率。围封恢复可以加速草地生态系统生物地球化学循环的速率。气温是控制寒旱区草地全年枯落物分解的重要环境因素;在温度条件适宜时,水分条件的变化对枯落物分解速率有一定的影响。     

晋西吕梁山区3种森林碳氮磷生态化学计量特征

以吕梁山区3种人工林(山杨林、落叶松林和油松林)为研究对象,采用标准样地的实测数据,探索植物叶片、枯落物及表层(0-20 cm)土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征,并进行相关性分析.结果显示,不同森林类型同一组分C、N、P含量差异显著,叶片、枯落物、土壤的C、N含量均为山杨林大于落叶松林和油松林,P含量为落叶松林大于山杨林和油松林.3种森林C、N、P含量均为叶片枯落物土壤,且叶片与枯落物C、N、P含量显著高于土壤;C:N、C:P均表现为枯落物叶片土壤,N:P则表现为叶片土壤枯落物.山杨林枯落物N:P与土壤N:P呈现显著正相关;落叶松林叶片C:N与枯落物N:P呈现显著负相关,叶片C:P与土壤N:P呈现显著正相关;油松林叶片N:P与土壤N:P呈现显著正相关.以3种森林类型总体来说,叶片与土壤N含量呈现显著正相关,而枯落物与土壤C、N、P之间均无显著相关.上述研究表明,环境因素对土壤C、N、P计量特征的影响较大,尤其是纬度和海拔对土壤C、N、P及C:N、C:P的影响最为显著,且均为显著正相关;结果可为进一步研究该地区不同树种的养分利用和循环特征提供科学依据.     

模拟氮沉降对温带森林凋落物分解的影响

森林凋落物的分解是生态系统养分循环的重要过程,以北京西山地带性植被栎树林（辽东栎：Quercus liaotungensis）为对象,主要研究温带森林植物凋落物分解对模拟氮沉降的响应,为更好地了解氮沉降对温带森林地区凋落物的分解过程提供参考.通过模拟氮沉降,研究不同形态氮（硝态氮、铵态氮和混合态氮）和不同水平氮沉降（对照0 kg·hm^-2·a^-1、低氮处理50 kg·hm^-2·a^-1 和高氮处理150 kg·hm^-2·a^-1）对凋落物分解的影响,在2 年的时间内调查分析了凋落物分解过程中质量损失动态和碳（C）、N 含量及w（C）/w（N）比值的变化.研究结果表明,氮沉降均使凋落物分解速率减缓,且随氮沉降剂量增加,凋落物分解速率相比对照分别减慢了9.88%（硝态氮低氮）、15.02%（硝态氮高氮）、11.46%（铵态氮低氮）、14.62%（铵态氮高氮）、13.04%（混合态氮低氮）和16.20%（混合态氮高氮）.且不同氮沉降类型、不同氮沉降水平间差异显著.不同形态、不同水平的氮沉降显著地增加了凋落物N 含量（P=0.061,P=0.087）,其中混合态氮沉降对凋落物中N 素含量增加最显著（P=0.044）.但在分解过程中,各处理均未对凋落物C 含量产生显著影响.不同水平的氮沉降显著降低了凋落物的w（C）/w（N）比值,而且不同类型不同水平氮沉降对凋落物w（C）/w（N）比值具有显著的交互作用（P=0.011）.综上所述,通过对模拟氮沉降后凋落物残留率等的变化分析,得出氮沉降对温带森林凋落物的分解产生了抑制作用.