福建万木林自然保护区米槠和杉木凋落叶混合分解研究

应用网袋法对福建省万木林自然保护区米槠(Castanopsis carlesii)凋落叶、杉木(Cunninghamia lanceolata)凋落叶及其混合样品分解进行了为期2年的研究.结果表明:Olson指数衰减模型能够较好地模拟不同凋落叶的分解过程.杉木凋落叶的分解速率快于米槠凋落叶(前者的年分解常数为0.499 2,后者的为0.438 0),凋落叶自身的质量特性及林地土壤环境条件是影响凋落叶分解的主要因子.杉木和米槠凋落叶混合物在杉木林内的分解表现为促进作用(年分解常数为0.560 4),而在米槠林内则表现为抑制作用(年分解常数为0.410 4),表明群落性质的差异对凋落叶混合分解有明显的影响.     

草原凋落物的分解及营养元素的释放和累积

草原凋落物的分解是草原生态系统物质循环的主要环节, 其中植物营养元素的释放和累积对退化草场恢复的进程和质量有着重要意义。本文从凋落物自身的性质、外部环境因素(生物及非生物因子)、混合效应等对凋落物分解速率的影响以及凋落物分解时植物营养元素的释放和累积两个方面论述了国内外对草原凋落物的分解及营养元素的生物地球化学行为的研究现状。一般情况下, 草原凋落物分解速率与凋落物自身的N、P、K等元素含量正相关, 与C/N、C/P、木质素、纤维素等的比值或含量值负相关, 而与周围环境中营养元素的组成及含量的关系不大。混合凋落物中不同种类凋落物的N、P含量及物种丰富度影响着非加性效应作用的效果。在凋落物分解过程中, 总体趋势表现为分解初级阶段对N的积累, 对P 和K的释放, 而对Na、Ca、Mg等营养元素来说, 随物种和根茎叶等部位的不同规律也不一样。凋落物中各元素的含量、凋落物分解阶段、物种类型、非加性效应、土壤环境等都是影响其营养元素释放和累积的因素。据此, 本文展望了草原凋落物未来可能的研究方向, 指出多因子的交互作用对草原凋落物分解的影响、凋落物混合分解机制探究、某些大量及微量营养元素的释放和累积可能是未来需要研究的重点。     

福建万木林自然保护区米槠和杉木凋落叶混合分解研究

应用网袋法对福建省万木林自然保护区米槠（Castanopsis carlesii）凋落叶、杉木（Cunninghamia lanceolata）凋落叶及其混合样品分解进行了为期2年的研究．结果表明：Olson指数衰减模型能够较好地模拟不同凋落叶的分解过程．杉木凋落叶的分解速率快于米槠凋落叶（前者的年分解常数为0．4992,后者的为0．4380）,凋落叶自身的质量特性及林地土壤环境条件是影响凋落叶分解的主要因子．杉木和米槠凋落叶混合物在杉木林内的分解表现为促进作用（年分解常数为0．5604）,而在米槠林内则表现为抑制作用（年分解常数为0．4104）,表明群落性质的差异对凋落叶混合分解有明显的影响．     

中国森林凋落物分解速率影响因素分析

本研究通过收集国内已发表的文献中具有凋落物分解常数的数据,采用SPSS13.0软件综合分析中国森林凋落物分解速率的影响因素.结果发现:凋落物类型对凋落物分解速率有显著影响(P0.05),凋落叶氮含量与分解速率呈极显著正相关(P0.01).在同一样地的研究中,混合分解的凋落叶分解常数极显著高于单独分解的(P0.01).叶习性对凋落叶分解速率没有显著影响(P0.05),但在中国的温带地区则有显著影响(P0.05).在全国尺度上树种组成对凋落物分解速率没有显著影响(P0.05).凋落叶分解速率与经度、年均温和降水量成极显著正相关(P0.01),与纬度和海拔成极显著负相关(P0.01).凋落叶分解速率的Q10值为1.768.网袋孔径与土壤类型对凋落叶分解速率亦均有极显著影响(P0.01).     

6～9年生杉木幼林凋落物及其养分特征

根据定位观测的数据,探讨了2代杉木人工林幼林造林后6~9年凋落物数量及其养分特征,结果表明,在4 a中,杉木幼林向林地输入凋落物共为1 408.67 kg.hm-2,年均凋落量352.17 kg.hm-2,6~9年的各年凋落量占总凋落量的比例为:19.84%、21.93%、28.51%、30.99%;在年凋落量中枝叶占多数,6~9年枝叶凋落总量分别为:233.43 kg.hm-2、264.80 kg.hm-2、334.09 kg.hm-2、354.11 kg.hm-2,年总凋落量、年枝叶凋落量均随着年份的增加而增加.在2002年、2003年和2004年夏季和秋季杉木幼林内凋落物的总量较多,冬季和春季较少,而2005年春季凋落总量最多,冬季最少.在凋落物各组分养分归还量中,杉木叶和其他叶N、P、K和C归还量较多,且年变化较大,杉木枝、其他枝、虫粪和碎屑N、P、K和C归还量较少,年变化亦较小.     

科尔沁沙地优势固沙灌木叶片凋落物分解的主场效应

在气候变化和人类活动的影响下，科尔沁沙质草地中灌木植物种增加，导致沙质草地逐渐向灌木地转变。选取该地区优势固沙灌木差不嘎蒿（Artemisia halodendron）和小叶锦鸡儿叶（Caragana microphylla）凋落物及其混合凋落物开展交互移置培养试验，分析了培养过程中CO₂释放和干物质损失量以及混合凋落物CO₂释放量实测值与预测值的差异，辨析主场效应产生的原因及其驱动机制，以期为将主场效应纳入到凋落物分解模型提供理论基础。结果表明：与高质量的小叶锦鸡儿叶凋落物相比，质量较低的差不嘎蒿叶凋落物分解具有更强的主场效应；其次，引起叶凋落物分解的主场效应归因于土壤微生物的特化作用，而不是土壤动物的搬运或贮藏行为。此外，混合凋落物主场效应与其分解生境中长期输入的凋落物的质量相似性紧密相关，质量相似性越大，主场效应越强，这也是本研究中混合凋落物分解在差不嘎蒿灌丛土壤下具有较强主场效应的原因。     

6-9年生杉木幼林凋落物及其养分特征

根据定位观测的数据,探讨了2代杉木人工林幼林造林后6—9年凋落物数量及其养分特征,结果表明,在4a中,杉木幼林向林地输入凋落物共为1408．67kg·hm^-2,年均凋落量352．17k·hm^-2,6～9年的各年凋落量占总凋落量的比例为：19．84％、21．93％、28．51％、30．99％;在年凋落量中枝叶占多数,6～9年枝叶凋落总量分别为：233．43kg·hm^-2、264．80kg·hm^-2、334．09kg·hm^-2、354．11kg．hm^-2,年总凋落量、年枝叶凋落量均随着年份的增加而增加．在2002年、2003年和2004年夏季和秋季杉木幼林内凋落物的总量较多,冬季和春季较少,而2005年春季凋落总量最多,冬季最少．在凋落物各组分养分归还量中,杉木叶和其他叶N、P、K和C归还量较多,且年变化较大,杉木枝、其他枝、虫粪和碎屑N、P、K和C归还量较少,年变化亦较小．     

塔里木盆地盐生和干旱生境柽柳(Tamarix)凋落物分解特征

以塔里木盆地柽柳（Tamarix）凋落物为研究对象，应用凋落袋法，揭示其在盐生（H₁）和干旱（H₂）生境中分解差异性及主要制约因子。结果表明：（1）经720 d分解，H₁、H₂生境中柽柳凋落物残留率分别为83.50%、53.73%，两种生境下凋落物残留率差异极显著（P < 0.01）。（2）在H₁、H₂生境中，柽柳凋落物分解系数分别为0.082、0.320，分解50%所需时间分别为9.40、2.17 a，分解95%所需时间分别为40.62、9.36 a。（3） C元素在H₁中富集-释放交替进行，在H₂中为单一的富集-释放；N元素在H₁中表现出累积-释放交替模式，在H₂中表现出相反的变化趋势；P元素在0~360 d分解时间段均呈逐渐释放过程，而在第360~720 d，H₁呈逐渐累积过程，H₂呈累积-释放模式。木质素呈现逐渐释放模式，纤维素释放模式富集-释放交替进行。经720 d分解，C、N、P、木质素、纤维素残留率在两种生境中均存在极显著差异（P < 0.01）。（4）微生境变化对凋落物分解制约因素并不相同，盐生生境下土壤Na⁺含量是制约凋落物分解的主要因子，而干旱生境下残留量、土壤Mg²⁺、凋落物全磷含量起主导作用。     

杉木和米槠凋落叶DOM对土壤CO_2排放的影响

在全球气候变化的大背景下,森林碳输入数量和质量的潜在变化将影响森林土壤CO_2排放。目前室内研究有关外源有机物输入对森林土壤CO_2排放的影响多集中于凋落物和死细根的添加,对为土壤微生物生长和代谢过程提供重要养分和能量来源的可溶性有机质(dissolved organic matter,DOM)则较少人涉及。本研究比较单次添加不同浸提比例(样品:去离子水=1∶10和1∶5)(即不同浓度)的叶片DOM到土壤中,采用恒温培养(25℃),测定不同培养时期土壤CO_2排放速率及土壤微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)含量和土壤呼吸熵(q CO_2)差异。研究结果表明:米槠凋落叶DOM比杉木凋落叶DOM含有更多大分子量的、腐殖化程度较高的难分解化合物;添加浸提比例为1∶5的2种树种凋落叶DOM到土壤中,土壤MBC含量表现为随培养时间延长而降低,且添加杉木凋落叶DOM的土壤MBC含量高于添加米槠凋落叶DOM土壤的MBC含量;土壤q CO_2值表现为添加米槠凋落叶DOM杉木凋落叶DOM,在培养第10天、第31天和第80天,添加1∶5浸提米槠凋落叶DOM的土壤q CO_2值分别为添加相同浸提比例杉木凋落叶DOM的1.71,1.29和1.14倍。添加1∶10浸提米槠凋落叶DOM后土壤q CO_2值在培养前30天呈下降趋势,从培养31天开始呈现上升趋势。添加不同树种凋落叶DOM后,土壤CO_2排放速率均呈现前期快速增加而后逐渐下降,最终趋于平缓的趋势。培养第1天时,添加浸提比例为1∶5的米槠凋落叶DOM和杉木凋落叶DOM后土壤CO_2排放速率分别比对照(去离子水)处理高71.9%和30.7%,添加浸提比例为1∶10的米槠凋落叶DOM和杉木凋落叶DOM土壤CO_2排放速率则是对照的1.47倍和1.34倍。不同性质、不同浓度DOM显著影响土壤CO_2排放速率和土壤微生物学性质,这些发现对深入理解森林土壤碳吸存机理具有重要的科学价值,对于完善森林碳循环模型和预测未来气候变化对森林碳吸存的影响等有重要的作用。     

科尔沁沙地优势植物叶凋落物分解及碳矿化——凋落物质量的影响

凋落物矿化分解是维持生态系统养分循环的关键过程,也是陆地生态系统C向大气释放的主要动力,因此影响和控制生态系统凋落物矿化分解的主要因素一直备受关注。土地沙漠化是科尔沁沙地最严重的环境问题,并且导致土壤粗质化和贫瘠化,凋落物输入和矿化分解对于改善该地区土壤质地和养分状况至关重要。通过室内培养的方法,对科尔沁沙质草地27种主要植物叶凋落物矿化分解及其与凋落物C含量、N含量、木质素含量、C/N、木质素/N、极易分解有机物含量(LOMⅠ)、中易分解有机物含量(LOMⅡ)及难分解有机物含量(RP)等指标关系进行研究。结果表明:科尔沁沙地27种植物叶凋落物质量存在较大差异(P<0.001),相应的27种植物叶凋落物培养样品矿化有机碳总量和干物质损失量存在显著差异(P<0.001),分别在9.0 mg C·g^-1干土至12.7 mg C·g^-1干土和14.7%至40.4%之间变化。添加凋落物后培养样品的CO₂释放总量显著大于对照(不添加凋落物),说明土壤中添加凋落物后,培养样品的有机碳矿化速率明显增大。27种植物叶凋落物矿化有机碳总量以及损失干物质总量与凋落物的N含量、C/N、木质素/N、LOMⅠ、LOMⅡ和RP等指标存在显著的相关性,叶凋落物的矿化分解主要受LOMⅠ和木质素/N的影响。     

格氏栲天然林与人工林枯枝落叶层和粗木质残体有机化学组成研究

对福建省三明市格氏栲天然林及在其采伐迹地上营造的33年生格氏栲人工林和杉木人工林这3种林分的枯枝落叶层及粗木质残体物质化学组成进行研究．结果表明：在分解过程中3种林分枯叶和枯枝水溶性物质和纤维素含量不断下降,而枯枝中苯醇溶性物质和粗蛋白质含量有所上升．除半纤维素和纤维素外,3种林分粗木质残体水溶性物质、木质素和粗蛋白质含量均为L层〉F层,而苯醇溶性物质含量为L层〈F层．格氏栲天然林枯叶和枯枝水溶性物质、木质素、粗蛋白质、半纤维素和纤维素总贮量最高,而苯醇溶性物质总贮量以格氏栲人工林的最高．3种林分F层枯叶和枯枝有机物质的总贮量高于L层．与2种人工林相比,格氏栲天然林粗木质残体中各种有机物质贮量均最高．     

古尔班通古特沙漠5种植物凋落物分解特征

为明确养分受限环境中凋落物的分解特征及调控因素,以古尔班通古特沙漠5种不同生活型植物粗柄独尾草(Eremurus inderiensis)、尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)、芦苇(Phragmites communis)、花花柴(Karelinia caspia)和小果白刺(Nitraria sibirica)为对象,利用分解网袋法,研究了典型植物各器官(叶、茎、根)凋落物的分解过程。结果表明:(1)不同生活型植物各器官凋落物的质量损失过程可以用负指数衰减模型较好地拟合(R²>0.70),经过629 d的分解,物种间及同一植物各器官间凋落物的分解速率存在显著差异,粗柄独尾草和尖喙牻牛儿苗的分解快于芦苇、花花柴和小果白刺,5种植物叶、根凋落物的分解快于茎,而叶和根分解的快慢具有明显的种间差异;(2)凋落物分解过程中N、P养分动态因物种、器官类型而异,5种植物茎凋落物呈现不同程度的养分固持,而粗柄独尾草和尖喙牻牛儿苗的叶、根表现为N、P养分的净释放;(3)初始化学组成对根、茎凋落物分解的影响比叶重要,其中,初始养分含量和难降解成分是限制根分解的主要因子。凋落物初始化学组成是预测温带荒漠凋落物分解的重要因素,而其重要性受植物生活型和器官类型的影响,因此,未来气候变化下,植物物种或植物生物量分配的变化所引起的凋落物质量改变,可能会对荒漠生态系统碳和养分循环产生较大影响。     

Impact of litter quality and soil nutrient availability on leaf decomposition rate in a semi-arid grassland of Northeast China

It was hypothesized that litter with higher N concentration would decompose faster than that with lower N concentration and that increased soil nutrient availability would stimulate litter decomposition. To examine the interspecific differences in decomposition rate of leaf litter in relation with differences in litter chemistry and soil nutrient availability, senescent leaves of four species Pennisetum flaccidum, Artemisia scoparia, Chenopodium acuminatum and Cannabis sativa, and soil samples with different fertilization treatments (no fertilization, N, P, and N + P fertilizations, respectively) were collected from a sandy grassland in Northeast China and incubated under laboratory conditions. The decomposition rate of leaf litter was determined by measuring the CO₂ emission during decomposition of litter. We found remarkable interspecific differences in leaf decomposition rates. Moreover, rates of litter decomposition at different incubation stages were correlated with different litter quality indices. The rate of litter decomposition was positively correlated with initial litter N concentration in the initial stage of the incubation, whereas it was negatively correlated with litter N and P concentrations in the late stage. Responses of litter decomposition to soil nutrient availability differed among species. Our results suggest that both indirect changes in litter quality through shifts of species composition/dominance and direct changes in soil nutrient availability under nutrient addition conditions could affect litter decomposition and consequently C and nutrient cycling of grassland ecosystems.     

东莞主要森林群落凋落物碳储量及其空间分布

基于2 km×2 km的UTM网格对东莞市不同的森林群落类型进行了详细调查,以研究森林凋落物的碳储量及其空间分布.研究结果表明,天然林凋落物碳储量显著高于人工林;不同森林类型的凋落物碳储量之间差异极显著,其碳密度大小依次为:湿地松-阔叶混交林>相思林>马尾松-杉木林>荷木林>桉树林>杉木-阔叶混交林>马尾松-阔叶混交林>荔枝-龙眼林>青皮竹林.针叶林的单位凋落物碳含量最大,占59%,大于阔叶林;相思林和荷木林单位凋落物碳含量仅次于马尾松-杉木针叶林.不同的经营措施对森林凋落物碳储量有显著的影响,经封山育林的林分凋落物碳储量最大.坡位对凋落物碳储量也有显著的影响,随着坡位的降低,森林凋落物现存量和碳密度随之降低.东莞市森林凋落物碳密度为4.25±0.15 t/hm2,凋落物碳储量总量为0.23±0.008 Mt.凋落物的碳储量动态直接关系到土壤碳储库,采取合适的经营措施,减少人为干扰造成的凋落物的流失,最终对于提高本地区森林生态系统碳库会有积极作用.     

老龄杉木人工林生态系统碳库及分配

对福建省南平市安曹下87年生的杉木人工林碳库及其分配进行研究．采用分层切割法和相对生长方程计算乔木层生物量,样方收获法测定林下植被生物量、枯枝落叶层和粗木质残体现存量,CN元素分析仪测定碳含量,研究结果表明：老龄杉木人工林生态系统碳库为287.89t·hm^-2,其中乔木层碳库占生态系统碳库的68.18％,矿质土壤层碳库占26.39％,而林下植被层、枯枝落叶层和粗木质残体碳库所占比例之和不超过6％。老龄杉木林的干材（干＋皮）碳库占乔木层碳库的79．61%。87年生与40年生杉木人工林碳库很接近,前者比后者仅高出7．15％,主要是因为两者占生态系统主体的乔木层碳库和土壤层碳库很接近,前者分别仅高出后者的4．51％和10．39％,前者林下植被层和粗木质残体碳库较大,分别是后者的2．05倍和2．80倍,而枯枝落叶层碳库则低于后者。因此,老龄阶段杉木人工林生态系统碳库增幅不大,但在碳库分配上变化明显。     

中亚热带米槠次生林和杉木人工林细根养分含量特征

细根(≤2 mm)在调节森林生态系统的生物地球化学循环中起着较为重要的作用,但目前对不同土层细根化学计量的认识非常有限。本研究在福建省三明陈大国有林场内对米槠次生林和杉木人工林不同土层细根养分含量特征进行了研究。结果显示:(1)杉木人工林0~10 cm、60~80 cm土层0~1 mm细根碳浓度显著高于米槠次生林,10~20 cm、20~40 cm土层则显著低于米槠次生林;杉木人工林10~20 cm、20~40 cm土层1~2 mm细根碳浓度显著低于米槠次生林,其余土层则显著高于米槠次生林。(2)杉木人工林0~1 mm和1~2 mm细根氮浓度在所有土层深度均显著低于米槠次生林,两个林分0~10 cm细根氮浓度均显著高于其余土层。(3)杉木人工林0~1 mm和1~2 mm细根碳氮比在所有土层深度均显著高于米槠次生林。结果表明,米槠次生林和杉木人工林在演替过程中不同林分同一土层以及同一林分不同土层的细根养分含量差异显著,这可能反映了米槠次生林和杉木人工林细根在生长过程中有不同的资源获取策略。     

杉木人工林细根分解和养分释放及化学组成变化

在福建建瓯万木林自然保护区杉木人工林里采用网袋法进行杉木细根（按直径大小分成0～1mm、1～2mm、2～4mm3个级别）分解研究．在为期720天的时间里,网袋中所有细根分解均表现出2个快慢不同的阶段：细根在前期分解速度较快,3个径级干重年（360天）损失率分别达54．8％、41．2％和38．2％;后期分解速率显著下降．3个径级细根分解过程中,皆呈现N浓度上升、P浓度变化平缓、K浓度下降趋势．细根化学组成分析显示：0～1mm、1～2mm径级可萃取物浓度呈下降趋势,酸溶性物质浓度变化平缓,酸不溶性物质浓度呈上升趋势;2～4mm径级可萃取物、酸溶性物质浓度呈下降趋势,酸不溶性物质浓度呈上升趋势．相关分析表明：不同径级细根分解速率与其底物中初始的P、K、可萃取物浓度呈极显著正相关,而与C／P比、酸不溶性物质／N、酸不溶性物质／P显著负相关．     

光照与紫外辐射对亚热带树木叶片排放CH4的影响

植物排放甲烷（CH4）的来源尚存很大争议,而光照和紫外辐射胁迫可能是植物排放CH4的重要影响因素．本研究选择亚热带常见树种米槠、木荷、浙江桂、罗浮栲、杉木、马尾松和柑橘7种树木为研究对象,利用控制实验研究了光照和增强紫外辐射对树木叶片CH4排放的影响．结果表明：7种树木叶片的平均CH4排放速率在光照条件下（21.176ng·CH4·g^-1DW·h^-1）是在黑暗条件下（9．699ng·CH4·g^-1DW·h^-1）的2．2倍,光照对不同树木叶片CH4排放速率的影响具有显著差异;在高UV-B辐射强度处理下,除浙江桂和柑橘外,其他5种树木的CH4排放速率均显著高于低UV—B辐射强度处理的CH4排放速率;树种及其与光照或UV辐射的交互作用对树木叶片CH4排放速率的都具有显著影响,光照或增强UV辐射强度对排放速率较低的树木种类排放CH4的促进作用更强．