森林凋落物分解研究进展

森林凋落物是指森林生态系统内由生物组分产生,然后归还到林地表面的所有有机物质的总称。森林凋落物在促进森林生态系统正常的物质循环和养分平衡,维持生态系统功能中具有重要作用,其分解受多因素影响,且各因素之间相互交错。不同情况下,各因子的重要性可能不同。温度和湿度被认为是影响凋落物分解主要的气候因子。凋落物随着温度升高分解速率加快,增加土壤湿度对凋落物分解有积极作用。凋落物的化学性质中,C、N比和木质素含量被认为是最重要的指标。凋落物分解前期的分解速率受到养分含量、水溶性碳化合物和结构碳化合物含量的强烈影响,而后期则更多地受到木质素及纤维素/木质素比值的支配。土壤动物可以粉碎凋落物,土壤微生物也是促进凋落物分解的重要因素,人为活动也影响凋落物分解。N沉降、全球变暖和臭氧层破坏等全球变化对森林凋落物分解的影响已逐渐成为研究热点。未来凋落物分解的研究方向是统一研究方法,开展长期定位监测,加强对分解过程中有机碳含量和释放量的研究,以及N沉降对凋落物分解作用机理的研究。     

森林凋落物分解研究进展

森林凋落物是指森林生态系统内由生物组分产生,然后归还到林地表面的所有有机物质的总称。森林凋落物在促进森林生态系统正常的物质循环和养分平衡,维持生态系统功能中具有重要作用,其分解受多因素影响,且各因素之间相互交错。不同情况下,各因子的重要性可能不同。温度和湿度被认为是影响凋落物分解主要的气候因子。凋落物随着温度升高分解速率加快,增加土壤湿度对凋落物分解有积极作用。凋落物的化学性质中,C、N比和木质素含量被认为是最重要的指标。凋落物分解前期的分解速率受到养分含量、水溶性碳化合物和结构碳化合物含量的强烈影响,而后期则更多地受到木质索及纤维素／木质素比值的支配。土壤动物可以粉碎凋落物,土壤微生物也是促进凋落物分解的重要因素,人为活动也影响凋落物分解。N沉降、全球变暖和臭氧层破坏等全球变化对森林凋落物分解的影响已逐渐成为研究热点。未来凋落物分解的研究方向是统一研究方法,开展长期定位监测,加强对分解过程中有机碳含量和释放量的研究,以及N沉降对凋落物分解作用机理的研究。     

山地草地凋落物分解与凋落物水文功能

以云南马龙县退化山地草地为研究对象.在围栏封育条件下,对分解过程中不同分解状态的凋落物分解速率、最大持水率、有效截流率及自然持水率进行了分析.结果表明,随封育时间(分解时间)的推移.草地凋落物分解速率有所降低.在同栏封育条件下,草地凋落物的分解速率显著高于未围栏封育条件(F=7.647;P<0.01).随凋落物分解时间的推移,其最大持水率、有效截流率呈抛物线状.研究发现在凋落物分解过程中,凋落物最大持水率、有效截流率将会出现一个峰值,之后将随凋落物的分解,最大持水率、有效截流率呈下降趋势.在草地凋落物分解过程中,围栏封育条件与未围栏封育条件相比,凋落物最大持水率、有效截流率出现较早,而在240 d的分解试验期内,未围栏封育条件下最大持水率峰值尚未出现.凋落物分解速率与凋落物自然持水率呈正相关,在围栏封育条件下相关性达到显著水平(r=0.94;P<0.05);未围栏封育条件下相关性达到极显著水平(r=0.93;P<0.01).     

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。     

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。     

马尾松人工林林窗内土壤动物对凋落物微生物生物量的影响

选择长江上游人工采伐形成的7种不同大小的马尾松人工林林窗(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),探讨不同林窗大小、位置和凋落物分解时间下土壤动物对凋落物微生物生物量的影响.结果显示:中等林窗(G4和G5)内,土壤动物显著影响了凋落物的微生物生物量氮(MBN)(P0.05),MBN分别增加了28.16%和26.18%.同时,林窗边缘的土壤动物使凋落物的MBN增加了29.06%(P0.05).此外,分解30 d,土壤动物使凋落物的MBN增加了26.52%(P0.05);分解90 d,土壤动物使凋落物中微生物生物量碳(MBC)显著增加了49.10%(P0.05);但在180 d时,土壤动物显著降低了MBC(P0.05).这些结果说明,在马尾松人工林林窗内马尾松凋落物分解初期,土壤动物对微生物生物量的增加有一定的促进作用,但其作用大小受到林窗大小、林窗位置和凋落物分解时间的影响而表现出一定的差异.     

柑橘果园凋落物量及凋落叶的分解特征

对福州郊区7年生柑橘果园生态系统凋落物的发生及凋落物叶分解特征进行观测研究.结果表明,柑橘果园年凋落物总量为1 682.48 kg·hm-2,其中以叶凋落量最大,占58.97%;凋落物的发生呈现不规则的月变化,以3月和7月凋落物量最大;柑橘果园凋落物年碳、氮归还量分别为704.56、43.72 kg·hm-2.凋落物叶分解过程呈现先快后慢的规律,经过1 a分解后,凋落物叶分解残留率为21.50%,凋落物叶分解95%所需时间为1.83 a.     

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。     

滨海沙地木麻黄林生态系统的凋落物及其热值研究

采用定位研究的方法，在福建惠安赤湖防护林场定期收集木麻黄林分的凋落物，开展凋落物的归还量和热值的研究．结果表明，木麻黄林凋落物年归还量为14．17thm^-2 a^-1，小枝占总归还量的72．19％，其他各组分占27．81％．凋落物灰分含量：小枝4．39％～5．65％，枝条3．52％～5．65％，球果2．63％～4．23％；凋落物干重热值为：小枝20．51～21．68kJ／g，枝条19．63～20．21kJ／g，球果18．27～20．63kJ／g；凋落物去灰分热值为：小枝21．48～22．69kJ／g，枝条21．48～22．69kJ／g，球果18．91～21．49kJ／g．图1表8参26     

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...     

季节性积雪下的高山草地凋落物分解

青藏高原高山草地的凋落物分解是其生物地化循环过程的重要一环.采用样方调查法估测两种典型地形条件下高山草地单位面积的年凋落物产量,分析定面积凋落物分解袋中的初始装袋量与凋落物分解率的关系,估算最佳初始凋落物装袋量.通过积雪期设置双面凋落物分解袋于浅雪、深雪、无雪及人工雪被处理下,比较不同的雪被处理下凋落物的分解率,同时测定对应的土壤温度及土壤微生物生物量碳氮含量,进而分析土壤微生物生物量碳氮与凋落物分解率之间的相关关系.研究发现:(1)两种典型样地内植物凋落物在自然状态下的年产生量均约为90 g/m~2;(2)非生长季中凋落物分解率与凋落物初始重量呈负线性相关,凋落物初始装袋量3 g是研究分解率的相对较佳重量;(3)随着积雪厚度的增加,非生长季土壤温度和凋落物分解率提高,同时也促进了土壤微生物生物量的积累,凋落物分解率和土壤微生物生物量碳、氮在深雪与无雪处理下分别达到最大值(分别为10.15%,156.37 mg/kg,75.89 mg/kg)和最小值(分别为3.07%,65.38mg/kg,20.17mg/kg).土壤微生物生物量碳、氮均与凋落物分解率呈显著相关性(P 0.05).综上所述,即便在冬季气温低于冰点的情况下,雪被的隔绝作用使得土壤微生物活动依然活跃进行;雪被变化既改变了土壤环境因子及凋落物分解率,也深刻影响着高山草地生态系统的结构与功能.     

北京平原地区不同人工林叶片-凋落物-土壤生态化学计量特征

为探讨北京平原不同人工林叶片、凋落物以及土壤的碳(C)、氮(N)和磷(P)化学计量特征及其差异,进一步了解北京平原造林工程实施7年人工林生态系统的养分供求现状,选取北京大兴区永定河边造林区4种不同人工林:人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)、油松林(Pinus tabuliformis)、千头椿林(Ailanthus altissima)、旱柳林(Salix matsudana)为实验样地,在每个样地内随机选取3个20 m×30 m实验样方,在每个样方内,按照"S"形布点法进行5点采样,采集叶片、凋落物和土壤样品,土壤采集0-10、10-20 cm土壤样品,分析其碳(C)、氮(N)和磷(P)含量,并计算其化学计量比。研究结果表明:油松林和旱柳林叶片的C含量显著高于刺槐林和千头椿林。叶片和凋落物N含量呈现刺槐林千头椿林旱柳林油松林的变化,叶片P含量为千头椿林最大,油松林最小;凋落物C?P和C?N均表现为油松林旱柳林千头椿林刺槐林,且两两间差异显著;人工林土壤C和N含量以及C?P和C?N均表现为刺槐林最高,土壤N?P值呈现出油松林最高,显著性差异主要集中在土壤表层(0-10 cm);枯落物与土壤的化学计量比无显著相关性;刺槐林不同组分中N?P均为最高,其中叶片和凋落物N?P均显著高于土壤,刺槐、千头椿和油松凋落物C?N、C?P均大于叶片。该研究揭示了刺槐、油松和旱柳人工林的生长受到"磷限制",而千头椿生长受到"氮限制",建议在北京平原林人工林经营管理时应考虑减少除草割灌,并适当增加凋落物有利于C、N的积累,以促进人工林土壤质量的提升。     

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。     

油松人工林不同林窗位置凋落物酶活性的变化

研究林窗不同位置对凋落物酶活性变化的影响,可为促进养分循环、森林更新和提升生态系统服务提供理论依据。在北京八达岭地区油松(Pinus tabulaeformis)人工林中,选择形成时间为1年、面积为40~50 m~2的林冠林窗为研究对象,分别在林窗中心、林缘和林下样地,采集未分解凋落物(L层)和半分解凋落物(F层)样品,分析不同林窗位置的凋落物化学性质和酶活性,并探讨不同化学性质凋落物对酶活性的影响。结果表明,林窗中心凋落物的水溶性有机碳、易氧化碳、铵态氮和硝态氮的质量分数显著高于林缘和林下;林缘凋落物的全氮质量分数显著高于林窗中心和林下;而凋落物的pH值和全磷质量分数在不同林窗位置间的差异不显著。与林下凋落物酶活性相比,林窗中心的α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、几丁质酶、亮氨酸氨基肽酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性分别显著提高了26.75%、31.29%、32.17%、53.41%、11.24%、8.19%和10.03%;而相应的林缘凋落物的酶活性则分别显著提高了20.94%、10.74%、22.25%、26.78%、22.88%、3.55%和20.32%;凋落物脱氢酶活性在不同林窗位置间的差异不显著。双因素方差分析表明,凋落物层次对凋落物化学性质和酶活性的影响程度大于林窗位置及两者的交互作用。回归分析表明,凋落物水溶性有机碳和铵态氮质量分数的增加可促进酶活性的提高。总体来说,林窗不同位置对凋落物化学性质和酶活性具有显著影响,在研究过程中应关注凋落物层次的作用。     

天童森林生态系统凋落物层跳虫群落的生态学研究

为了解浙江天童森林生态系统凋落物层跳虫群落的生态特征,于2009年12月至2010年9月对天童常绿阔叶林演替系列固定样地灌丛、马尾松林、木荷林、栲树林凋落物层的跳虫群落,按新鲜凋落物层、腐叶层和腐殖土层进行了详细的四季调查研究。共获跳虫标本15 108个,分别隶属于4目,14科其中优势类群为等节虫兆科Isotomidae、棘虫兆科Onychiuridae和长角虫兆科Entomobryidae,三者共占总数的78.35%。对调查结果的分析表明：（1）4种林型凋落物层跳虫群落随植物群落的演替而发生明显的变化,个体总数和多样性指数均在演替初期较低,中后期较高;（2）跳虫的类群数和个体数量在凋落物中呈现垂直分布现象,总体表现为向下递增的趋势,大量的跳虫个体集中分布在中间腐叶层和底部腐殖土层,分别占总数的33.94%和55.99%;（3）跳虫数量的季节变化为：秋季〉夏季〉春季〉冬季。     

干扰对森林凋落物分解影响的研究现状及展望

凋落物分解是森林生态系统物质循环和能量流动的核心环节。干扰能够影响凋落物分解速率和养分循环,进而改变森林生态系统的结构、功能及过程。文章通过整理干扰对森林凋落物分解影响的研究成果,从凋落物质与量、微环境及分解者类群等方面阐述了干扰对森林凋落物分解的影响机制,并分析现有研究的不足,为未来合理经营森林,增加适度干扰提供一定的理论依据。现有的研究表明,间伐等干扰会显著减少森林凋落物产量,改变凋落物化学特性并促进凋落物分解;干扰对凋落物分解环境的影响主要表现于对温湿度的调节,间伐能增加林内贯穿雨量,从而对湿度有显著提升作用;干扰对土壤动物的短期负面影响较为显著,而对微生物种类和数量则显著提高,从而有效地促进凋落物的分解,这主要归因于干扰改变了微环境与凋落物底物的质量;干扰通过改变土壤条件进而影响相关微生物分解酶的活性,酶活性越高,分解越迅速。干扰对林分结构、分解环境等影响因素的改变与凋落物分解之间的关系错综复杂,其中的机制与机理仍有待明晰;不同方式及程度干扰对森林恢复过程中凋落物分解模式的研究尚有待加深;建立干扰梯度以研究森林地上部分对地下部分的调控及反馈应受到重视;如何进行合理的森林经营以促进凋落物分解也需进一步研究。     

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.     

内蒙古羊草草原凋落物分解过程中营养元素的动态

凋落物分解是生态系统养分循环的关键环节,作为植物体向土壤归还营养物质的主要途径,对维持生态系统的平衡具有重要的意义。以内蒙古锡林河流域的羊草草原优势种羊草(Leymus chinensis)和冰草(Agropyron cristatum)、羊草和冰草双物种、多物种混合凋落物为研究对象,采用凋落物袋法研究了4类凋落物的分解特征及营养元素动态变化过程。结果表明:多物种、双物种、羊草和冰草凋落物的分解常数分别为1.04、0.98、1.01和0.95;4类凋落物各元素表现为不同的动态变化特征,C、P、K、Mg、Ca、Cu为净释放,平均释放率在16.37%~87.43%,Fe为累积模式,累积率为140%~339%;羊草、冰草、多物种凋落物的Mn为净累积,累积率为35.07%~57.28%,而双物种凋落物的Mn为净释放,释放率仅为0.9%;羊草凋落物的Zn为净累积,累积率为70.76%,其它凋落物表现为净释放,释放率为4.09%~22.32%。混合凋落物分解存在非加性效应,在0~305 d内,羊草和冰草凋落物之间存在着抑制作用。羊草和冰草凋落物混合对C、Cu残留率起抑制作用,对Mn、Zn、Ca、Fe残留率起促进作用,而对N残留率先起促进作用后起抑制作用,对P、Mg、K的残留率无显著影响。     

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)、...     

活性有机碳含量在凋落物分解过程中的作用

土壤凋落物的分解不仅是生态系统养分循环的重要环节,也是生态系统碳释放源之一。将呼伦贝尔森林草原过渡带的草原凋落物、白桦林凋落物、落松林凋落物分别添加在棕色针叶林土里进行恒温培养,探讨了不同凋落物类型有机碳分解速率差异及其影响因子。结果表明:不同凋落物的有机碳矿化速率和矿化累积总量在分解初期不一致,但由高到低的次序均为:草原凋落物→白桦林凋落物→落叶松林凋落物,40d的有机碳矿化累积量分别为76.53、47.42、20.56mg/g。这主要与凋落物的化学性质有关,主要决定于凋落物中易被微生物分解的热水溶性有机碳含量和易分解有机物含量,而与凋落物的总有机碳含量、全氮含量、w(C)/w(N)比等关系不明显。