混合凋落物分解非加和性效应研究进展

混合凋落物的分解是陆地自然生态系统中凋落物分解的主要形式。在许多混合凋落物的实验研究中,混合凋落物的实际分解速率往往偏离于基于单种组分凋落物计算的预期分解速率,产生非加和性效应。从混合凋落物实验的统计结果可以发现,大多数混合凋落物实验的质量损失、养分释放、微生物丰富度和活性都表现出非加和效应。混合凋落物实验不同设计方案可能会对实验结果造成影响,如各组分的初始比例、凋落袋、取样和各组分的分拣均会对实验结果造成影响。引起混合凋落物分解非加和性效应的因素是多方面的,文章从物理、化学和生物作用机制三方面综述了非加和效应的潜在机制。未来的研究应模拟野外环境下凋落物的实际分解,并与气候变化、生态恢复等研究相结合。     

高山森林溪流凋落叶冬季水溶性碳含量动态

凋落物分解过程中水溶性碳是高山森林溪流生态系统碳的重要来源,其在溪流中的流动转移不仅会影响下游水质环境,而且其含量动态受冬季季节性雪被形成及消融过程的深刻影响,但缺乏必要关注.因此,采用凋落叶分解袋法,以川西高山森林典型乔木(四川红杉Larix mastersiana、方枝柏Sabina saltuaria)和灌木(高山杜鹃Rhododendron lapponicum、康定柳Salix paraplesia)凋落叶为研究对象,根据凋落叶自然分解规律,研究冬季不同时期(冻结初期、冻结期、融化期)河流、溪流、河岸带以及林下凋落叶水溶性碳以及可溶性组分含量格局的动态变化特征.结果表明:在冬季的分解过程中,冻结初期河流与溪流中凋落叶水溶性碳与可溶性组分含量显著降低,而至冻结期与融化期含量均无明显变化.各时期,林下凋落叶水溶性碳和可溶性组分含量显著高于其他生境,表现为从河流、溪流、河岸带至林下逐渐增加的变化趋势.相关分析表明,高山森林凋落叶分解过程中水溶性碳和可溶性组分含量与平均温度、正积温、负积温以及流速均呈极显著负相关关系,同样也受到PO3-4和p H等水环境因子的影响.可见,高山森林凋落叶冬季水溶性碳和可溶性组分在分解过程中易随水体的流动而向下游生态系统输出,这为深入认识高山森林-流域水体间的生态联系提供了一定的科学依据.     

土壤水分含量和凋落物特性对陌上菅细根和叶片凋落物分解的影响

凋落物分解是湿地生态系统中碳和养分循环的关键过程.对比叶片凋落物和细根的分解速率,有助于阐明水分变化条件下不同凋落物类型对湿地碳循环的相对贡献,提高人们对不同有机碳源分解驱动机制的理解.以安徽省升金湖湿地典型湿生植物——陌上菅（Carex thunbergii）为研究对象,采用分解袋法进行凋落物分解试验,分析叶片凋落物和细根在不同土壤水分含量（30%、50%和70%）下的分解动态.结果表明:①经过5个月的分解,在30%、50%和70%的土壤水分含量下,陌上菅的细根质量残留率分别为46.7%、58.1%和60.1%,叶片凋落物的质量残留率分别为37.9%、31.6%、33.9%.②在30%、50%和70%的土壤水分含量下,陌上菅的细根分解速率常数分别为1.78、1.27、1.12,叶片凋落物的分解速率常数分别为2.56、2.94、2.54,且它们之间存在显著性差异（P < 0.05）.③细根的分解速率与土壤水分含量之间呈负相关（P < 0.001）,而叶片凋落物的分解速率与土壤水分含量呈正相关（P=0.01）.④根据重复测量方差分析结果可知,凋落物分解受凋落物类型、分解时间及二者交互作用的影响,且凋落物类型是主导因素.分别对细根和叶片凋落物的质量损失进行重复测量方差分析,发现在细根的分解过程中,土壤水分含量是主要影响因素,而在叶片凋落物分解过程中,分解时间是主导因素.研究显示,相同土壤水分含量下,叶片凋落物的分解速率比细根快;湿地水位变化条件下,土壤水分含量对细根和叶片凋落物分解具有不同的影响,土壤水分含量的增加促进了叶片凋落物的分解,但对细根的分解产生了抑制作用.      

中亚热带马尾松林凋落物分解过程中的微生物与酶活性动态

采用凋落物原位分解法,研究了中亚热带马尾松林中马尾松、槲栎凋落叶单独及混合(自然质量比8∶2)分解过程中的微生物数量与酶活性动态.结果表明:①3类凋落物的年分解常数K的大小为:混合凋落物(0.94)>槲栎凋落物(0.86)>马尾松凋落物(0.67);②3类凋落物真菌数量和微生物数量均在夏季(135 d时)达到最大值,而此时细菌和放线菌数量最低;③3类凋落物纤维素酶活性、酸性磷酸酶活性均与凋落物干重剩余率呈显著正相关(P<0.05),而马尾松与混合型凋落物中的多酚氧化酶活性同凋落物干重剩余率呈极显著负相关(P<0.01);④微生物数量和多酚氧化酶活性均总体表现为槲栎凋落物>混合凋落物>马尾松凋落物,酸性磷酸酶活性多表现为槲栎凋落物最低,与分解常数K排列有一定的差异,说明凋落物分解是微生物和多种酶共同作用的结果.整体研究表明,凋落物质量和季节气候的差异显著影响微生物群落及其调控的生态过程,与纯马尾松凋落叶相比,针阔混合使微生物数量和多酚氧化酶活性显著提高,这可能是导致分解加快的重要原因.     

三江平原不同土地利用方式下凋落物对土壤呼吸的贡献

运用Li-6400土壤呼吸配套系统研究了三江平原沼泽湿地不同土地利用方式下保留和去除凋落物的土壤呼吸特征,进而分析了不同土地利用方式下凋落物对土壤呼吸的贡献及其与凋落物输入量和环境因子(温度、降水等)之间的相互关系.结果表明,整个生长季4种土地利用方式下凋落物对土壤呼吸的平均贡献量在-0.21~0.64μmol/(m2.s)之间,贡献率表现为小叶章草甸湿地(14%)人工林地(12%)大豆田(8%)退耕还湿地(-5%).其中,退耕还湿后凋落物对土壤呼吸的贡献表现为负值,减少了土壤呼吸的排放,表明凋落物对土壤呼吸的贡献可能最终取决于凋落物分解与屏蔽作用之间的平衡.除大豆田外,不同土地利用方式下凋落物对土壤呼吸的贡献均与10 cm地温达到了极显著相关关系(p0.01).另外,降雨的影响与凋落物输入密切相关,表明凋落物除自身分解外,还可能参与到气候变化的生态效应中.     

氮沉降影响下沙柳和小叶杨凋落物的分解特征

氮沉降背景下采矿沉陷区修复植物凋落物分解的研究对矿区植被和土壤修复具有重要意义。该研究采用1 a野外分解袋试验的方法，以内蒙古采煤沉陷区主要修复树种沙柳和小叶杨的凋落物为研究对象，设置沙柳(Salix psammophila)凋落物、小叶杨(Populus simonii)凋落物和沙柳与小叶杨混合凋落物3个处理。研究分析了每2个月3种凋落物在风沙区和黄土区2种环境中的干重、有机碳(OC)、氮(N)和磷(P)的残余率。结果表明，凋落物来源及分解环境类型对凋落物的分解系数k和年分解率P_d均有显著(P<0.01)影响。沙柳凋落物的k和P_d显著(P<0.05)高于小叶杨凋落物和混合凋落物；黄土区的k和P_d显著(P<0.05)高于风沙区。分解1 a后，凋落物的OC和P分别残余39.88%～64.86%和45.09%～60.76%，而N的残余率为99.13%～128.48%,N释放不明显。N含量、温度及降水均与凋落物干重呈显著负(P<0.01)相关。OC残余率与N残余率对凋落物变化的直接影响均是正向的，但间接...     

黄河口盐沼湿地盐地碱蓬和互花米草凋落物的分解特征

凋落物分解在湿地生态系统中扮演重要的角色。为探索潮汐梯度下凋落物分解过程中质量和营养元素变化情况,采用分解袋的方法,选择盐地碱蓬（Suaeda salsa）和互花米草（Spartina alterniflora）凋落物作为研究对象,沿着潮汐梯度开展凋落物分解的野外实验。结果表明：凋落物分解速率与凋落物类型、土壤盐度、含水率以及潮汐干扰强弱有关;潮汐干扰强的区域互花米草分解快于盐地碱蓬,潮汐干扰弱的区域盐地碱蓬分解快于互花米草,两种凋落物分解速率在0.00134~0.00234 d^-1之间。分解末期,凋落物都呈现C和N的净释放,盐地碱蓬凋落物平均释放了36.9%的C和55.8%的N,互花米草凋落物平均释放了53.1%的C和47.1%的N。本研究强调关注潮汐梯度下的凋落物分解,其在调节生物地球化学循环以及碳累积上具有重要意义。     

滦河秋季大型底栖动物群落结构空间格局与关键环境影响因子识别

掌握水生生物的空间分布特征及其关键影响因子是科学制定生物多样性保护策略的基础.于2016年秋季对滦河53个样点开展了大型底栖动物和环境因子的现场调查,分析了大型底栖动物群落结构与空间分布特征,并识别出影响大型底栖动物物种空间分布的关键环境因子.结果表明:①滦河（河北省）共采集并鉴定出大型底栖动物206种,隶属于8纲22目70科144属,以纹石蚕（Hydropsyche sp.）和东方蜉蝣（Ephemera orientalis）为优势种.②根据滦河大型底栖动物群落结构相似性,53个样点在空间上被分为3组.第1组分布在滦河干流的中下游及支流下游,无指示物种;第2组分布在支流上游,指示种为纹石蚕、朝大蚊（Antocha sp.）和中华小长臂虾（Palaemonetes sinensis）;第3组分布在滦河干流中上游,指示种为东方蜉蝣和中华齿米虾（Neocaridina denticulate sinensis）.③第3组的分类单元数显著高于第1组和第2组;第1组的多样性指数显著高于第2组;第1组的均匀度指数显著高于其他2组.单因素方差分析（one-way ANOVA）发现,pH、TN、底质、河道变化、水质状况和河岸土地利用类型等环境因子在第2组与第3组之间差异显著,第2组明显高于第3组.典范对应分析（CCA）表明,栖境复杂性、河水水量状况和河岸土地利用类型是影响滦河大型底栖动物空间分布的关键环境因子.研究显示,降低河岸带干扰强度、恢复河道生境多样性是未来滦河大型底栖动物多样性保护恢复的重要管理措施.      

城市河流沉水植物与大型底栖动物群落的关系

城市河流渠道化造成河流水生态系统普遍退化,重建水生生物栖息地,修复城市河流水生态系统成为近年来的研究热点.针对水生植物修复对大型底栖动物群落演替影响的科学问题,选择北京清河4个沉水植物修复河段为研究区域,于2012~2013年期间开展河流大型水生植物与大型底栖动物的季节动态监测,利用聚类分析、排序分析和方差分析比较水生植物修复区和对照区的大型底栖动物群落差异.研究结果表明采用沉水植物修复对大型底栖动物的密度、生物多样性和群落结构的稳定恢复具有显著效果,但不同叶片形态的沉水植物中底栖动物的密度、物种数、生物多样性和功能摄食类群的组间方差不显著,表明采用不同形态植被修复对大型底栖动物群落的恢复和次生演替的生态效应较为一致.大型底栖动物以直接收集者为绝对优势类群,表明沉水植物通过稳定局部微生境的底质和流速条件,为大型底栖动物提供更为适宜的生境条件,促进河流沉积物中的有机质转化.     

凋落物对落叶松林雪盖下土壤真菌多样性的影响

为探究冬季雪盖下影响土壤微生物活性“碳亏缺”假说的全球一致性,在大兴安岭寒温带落叶松林采用人工堆雪的方法设置50 cm厚的有效雪被,并在雪被下布设不同质量的落叶松针叶作为凋落物,依据凋落物的质量分别设置自然对照组、凋落物去除组、凋落物加倍组和凋落物多倍组,用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤真菌ITS基因ITS1区进行测序,分析真菌群落组成结构和多样性,并结合土壤化学特征探究其相关性. 结果表明:雪盖下添加不同质量凋落物的土壤化学指标间存在显著性差异. 添加凋落物降低了土壤pH,增加了土壤有机碳(OC)、总氮(TN)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量. 其中凋落物多倍组中的OC、TN、AN、AP和AK含量均显著高于其他3组,但其pH却显著低于其他3组(P<0.05);凋落物去除组的微生物生物量碳(MBC)含量显著高于其他3组,但其TN、AN、AP和AK含量均显著低于其他3组(P<0.05). 土壤真菌测序共获得1089个可操作分类单元(OTUs),各组共有的OTUs数量为390个,特有OTUs的数量随凋落物量的增加呈递减趋势. 各组共检测到真菌11门42纲97目193科352属534种,其中伞菌纲(Agaricomycetes)的红菇属(Russula)为优势菌群. 各处理间Alpha多样性指数无显著性差异;Beta多样性和冗余分析结果表明,真菌被分为3组,其中优势菌群的相对丰度与OC、TN和AN含量均呈显著相关. 研究显示,凋落物的输入对寒温带落叶松林雪盖下土壤真菌的生物量和Alpha多样性没有显著改变,碳元素和氮元素可能是影响冬季土壤微生物活性的限制性因子.      

杭州湾潮滩湿地植物不同分解过程及其磷素动态

湿地植物枯死物分解影响湿地营养物质循环.为分析杭州湾潮滩植物枯死物分解过程和磷素动态,开展了3种优势植物芦苇(Phragmites australis)、互花米草(Spartina alterniflora)和海三棱藨草(Scirpus mariqueter)立枯阶段的观测和分解袋法模拟实验.结果表明,观测期间立枯干物质量逐渐降低,180 d后逐步凋落至地面;立枯磷含量则波动下降.植物分解具有明显的阶段性,初期(0~15 d)损失最快,然后降低.地下根系分解速率表现为:海三棱藨草>芦苇>互花米草,地上部分则相反.分解95%所需时间在1.2~8.3 a之间.植物磷含量先下降后上升,绝对含量则表现为净释放.分析表明,植物分解速率与C/N比没有显著的相关关系,而受C/P比的影响较大.环境因子中的大气温度对分解也有影响.立枯阶段和分解袋法模拟下植物所处的环境不同是影响两者分解过程差异的主要原因.     

盐度对湿地枯落物分解过程中碳氮磷化学计量比的影响

为了阐明盐度对枯落物分解过程中碳氮磷化学计量比的影响,采用分解袋法对闽江河口湿地不同盐度条件下短叶茳芏枯落物和芦苇枯落物分解过程中生态化学计量学特征进行了测定.结果表明,盐度较高的生境,枯落物具有较快的分解速率、氮和磷的释放速率,较慢的碳和能量释放速率;整个分解期间内,枯落物C/N呈下降的趋势,C/P和N/P表现为先上升后下降的趋势;高盐度生境短叶茳芏枯落物和芦苇枯落物分解过程中平均C/N、C/P和N/P分别为34.3和36.4、1210.4和1710.3、35.4和47.1;低盐度生境短叶茳芏枯落物和芦苇枯落物分解过程中平均C/N、C/P和N/P分别为33.2和35.1、1170.0和1636.8、35.9和47.3;高盐度生境短叶茳芏枯落物和芦苇枯落物C/N、C/P高于低盐度生境,N/P低于低盐度生境;较低的枯落物碳与养分比值具有较高的能量释放.     

模拟湿地水分变化对小叶章枯落物分解及氮动态的影响

2005年5月-2006年9月,利用三江平原典型碟形洼地的自然水分梯度作为水分变化研究的替代系统,结合分解袋法,模拟研究了湿地水分变化对典型草甸小叶章(TMC)和沼泽化草甸小叶章(MMC)枯落物分解及氮动态的可能影响.试验沿水分梯度设漂筏苔草群落(PF)、毛果苔草群落(MG)、乌拉苔草群落(WL)、沼泽化草甸小叶章群落(XII)、典型草甸小叶章群落(XI)和岛状林群落(DZL)6个分解小区.研究表明.水分条件对枯落物分解有重要影响,当未来降水格局变化导致小叶章湿地形成积水环境后,TMC和MMC枯落物的失重率分别将增加4.33%-16.76%和24.84%-53.97%.分解速率将增加10.51%-32.73%和77.85%-93.92%,95%分解时间将减少0.72-1.85 a和3.67-4.05 a;TMC和MMC枯落物的氮含量及氮积累指数的变化较为一致.但不同小区间的变化模式差异较大.二者枯落物的氮在DZL、XI、WL、MG和PF小区整体上均表现处出释放累积的交替变化特征.但仍以释放过程为主.在XII小区,氮在整个时期一直表现为释放.C/N分解过程中氮养分的调控作用更为重要;TMC和MMC枯落物的氮现存量分别为12.75 g·m-2和8.29 g·m-2.氮年归还量分别大于1.95 g·(m2·a)-1和2.25g·(m2·a)-1;温度对枯落物相对分解速率具有促进作用,水分条件对其具有抑制作用.当分解环境的养分状况不发生较大变化时,相对分解速率取决于枯落物基质质量,当养分状况发生较大改变时,相对分解速率取决于环境养分供给状况.     

西藏原始林芝云杉林凋落物养分归还规律

论文对西藏南伊沟原始林芝云杉林凋落物养分归还规律进行了观测和研究。结果表明:原始林芝云杉林年凋落物量为3.40 t·hm^-2,凋落物中除Ca元素之外,其它元素含量均低于活体物中含量。5种元素的年归还总量为82.14 kg·hm^-2,其中Ca在凋落物归还总量中占的比例最大,其次是N和K元素。凋落物层厚度达5.0 cm,现存量约为40.65 t·hm^-2,凋落物层的年平均分解率为0.08 t·hm^-2,5种元素的总储量为937.65 kg·hm^-2,其中已分解层储量占57.28%。     

黄河三角洲不同淹水条件下芦苇和盐地碱蓬凋落物的分解与重金属归还特征

以黄河三角洲芦苇（Phragmites australis）和盐地碱蓬（Suaeda salsa）的凋落物为研究对象,研究不同淹水条件下芦苇和盐地碱蓬凋落物的分解与重金属的归还特征。结果表明：两种淹水条件下,盐地碱蓬凋落物的失重率均高于芦苇凋落物;潮汐淹水条件下芦苇和盐地碱蓬凋落物的失重率均高于短暂淹水处理。在两种淹水条件下,经过分解后芦苇凋落物中As、Cr和Cu的含量增加,潮汐淹水条件下芦苇凋落物的各金属含量均高于短期淹水处理。盐地碱蓬凋落物经过分解后,各重金属含量总体上呈上升变化趋势,潮汐淹水条件下的盐地碱蓬凋落物中As、Cu和Pb的含量均高于短期淹水处理。两种淹水条件下芦苇和盐地碱蓬凋落物中的Pb和Zn,在分解期间均发生了不同程度的释放。研究结果有助于理解潮汐作用对黄河三角洲芦苇和盐地碱蓬凋落物分解和重金属归还的影响。