凋落物质量和分解对中亚热带栲木荷林土壤氮矿化的影响

用控温、控水室内培养方法,研究了中亚热带栲木荷常绿阔叶林和邻近柳杉人工针叶林凋落物的分解及其对栲木荷林土壤氮矿化的影响.结果表明:栲木荷阔叶林的凋落物失重率大于针阔混合凋落物的失重率,大于柳杉针叶纯林凋落物的失重率.所有凋落物失重率都与其初始氮含量呈显著负相关,和初始碳含量呈显著正相关,而与凋落物C/N比的相关性不强.不同凋落物处理下的土壤NO3--N含量差异显著(P＜0.05,N=18),NH4 -N含量差异不显著(P＞0.05,N=18),混合凋落物处理下的土壤NO3--N和NH4 -N含量最高,分别是224.21 mg kg-1和56.77 mg kg-1,其氮转化速率也最高,硝化、氨化、氮矿化速率分别为1.74 mg kg-1 d-1、0.36 mg kg-1 d-1和1.90mg kg-1 d-1.各凋落物处理下的土壤氮含量随时间变化的规律不一致.土壤氨化速率与土壤全氮呈显著正相关(r=0.843,P＜0.05,N=21),与栲木荷林凋落物的失重率呈显著负相关(r=-0.997,P＜0.05,N=21).图3表4参29     

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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

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)     

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.     

模拟氮沉降对兴安落叶松林凋落物分解的影响

试验施加NH4NO3、KNO3和NH4Cl3种氮肥,设置对照（N0,0 kg·hm-2·a-1）、低氮（N1,10 kg·hm-2·a-1）、中氮（N2,20kg·hm-2·a-1）、高氮（N3,40 kg·hm-2·a-1）4个施氮水平,通过交互试验,研究模拟N沉降对大兴安岭兴安落叶松（Larix gmelinii）林凋落物分解的影响。结果表明,在兴安落叶松林凋落物分解过程中,叶分解最快,其次是枝,分解最慢的为果,在分解16个月后,枝、叶、果的质量残留率分别为76.68%、47.98%和80.43%,3者异极其显著（p〈0.01）。凋落物叶分解95%所需时间为6.71 a,而枝和果所需时间分别为18.07和18.10 a。在模拟大气氮沉降下凋落物分解过程中,施加KNO3,N2处理下的枝、叶、果的质量残留率极显著低于N3处理（p〈0.01）,显著低于N0和N1处理。施加NH4Cl下,N1处理显著低于N0处理（p〈0.05）。在施加NH4NO3下,N1水平处理下的枝、叶、果的分解速率显著增加（p〈0.05）,但是随着施氮量的增加,分解速率就会减慢,N3处理下,有着明显的抑制作用（p〈0.05）,说明氮沉降对于凋落物分解有着促进作用,但是随着时间和氮沉降量的增加,促进作用延缓甚至是抑制作用。     

三工河流域5种荒漠群落土壤有机碳动态

土壤有机碳是土壤质量和健康的重要指标,其来源是根系和凋落物,了解土壤有机碳的分布格局及土壤有机碳密度、储量与细根、凋落物的关系,是深入理解荒漠生态系统碳循环过程的关键.以新疆三工河流域的骆驼刺(Alhagi sparsifolia)、沙枣(Elaeagnus angustifolia)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、芦苇(Phragmites australis)、梭梭(Haloxylon ammodendron)等5种荒漠群落为研究对象,采用连续土钻取样法和土柱法,研究土壤有机碳的密度、储量和细根、凋落物对土壤有机碳的补充.结果表明,随着土层深度的增加,5个群落的土壤有机碳含量均呈逐渐降低的趋势,最大值均出现在0-5 cm土层;5个群落的土壤有机碳密度和0-100 cm土壤有机碳储量分别为3.19 kg/m~2、306.87g/m~2,土壤有机碳的总储量为5.13×10~5 t.5个群落的凋落物年产量为10.10-79.78 g/m~2,通过分解每年补充的土壤有机碳为0.44-9.53 g/m~2,占土壤有机碳储量的0.21%-3.94%. 5个群落的细根周转速率为1.41-1.98次/年,通过分解每年补充的土壤有机碳为6.31-44.12 g/m~2,占土壤有机碳储量的2.25%-20.90%,是凋落物贡献的2.09-2.58倍.可见,细根和凋落物对土壤有机碳库的积累起关键作用,细根较凋落物对土壤有机碳的贡献更大.(图8表5参38)     

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。     

模拟根系分泌物碳输入对凋落叶分解中微生物群落动态的影响

为深入理解根系分泌物对森林凋落物分解的影响,通过20 d的室内培养实验,在土壤中添加4种不同浓度的人工模拟根系分泌物中活性有机碳复合物(每克土壤添加0、0.3、0.6和1.2 mg碳),研究活性有机碳输入对凋落叶分解和微生物群落的影响.结果显示,一定浓度模拟根系分泌物碳输入(每克土壤添加0.6、1.2 mg碳)可引起凋落叶表面微生物数量特别是真菌数量的相对增加,并且明显改变凋落叶分解过程中微生物群落的种类组成,激活一些快速生长的真菌,促进微生物代谢活力,使分解率提高了19.0%-26.2%.根系分泌物碳添加、取样时间及其二者的交互作用均对凋落叶表面β-葡萄糖苷酶和β-N-乙酰葡糖氨糖苷酶的活性产生显著影响,随着分解时间的推进,0.6 mg和1.2 mg碳添加处理能显著提高这两种酶的活性.根系分泌物碳添加对凋落叶表面古菌硝化功能基因amoA和细菌硝化功能基因amoA的数量均无显著影响,但在分解20 d取样,0.6 mg碳添加处理能明显提高固氮功能基因nifH和反硝化功能基因nosZ的数量.本研究表明一定浓度根系分泌物输入能够改变微生物群落组成与数量,并提高微生物胞外酶活性,加速凋落物分解,且激发效应的启动由底物添加的碳含量和活跃的微生物群落相互作用决定.(图5表4参36)     

磷添加对三江平原湿地小叶章立枯质量和分解的影响

立枯分解是湿地植物凋落物分解的重要组成部分,在湿地养分循环中起着重要作用。在人类活动的影响下,磷大量流入到自然湿地中,可能会引起草本植物凋落物质量及立枯期分解过程的变化。通过磷添加控制试验(对照,0 g·m~(-2)·a~(-1);磷添加,1.2 g·m~(-2)·a~(-1)),探讨三江平原草甸中土壤磷可用性增加对优势植物小叶章(Deyeuxia angustifolia)地上部分(杆和叶片)凋落物质量及其在立枯期的分解过程的影响,以揭示磷可用性变化对植物立枯期碳与养分循环的影响。结果表明,磷添加引起叶片凋落物氮和磷含量的升高,升幅分别为8.35%和28.33%,但对杆凋落物无显著影响(P0.05)。在一年的立枯期内,来自于不同磷添加处理的凋落物质量损失速率及微生物呼吸速率无显著差异(P0.05)。然而,磷添加使立枯期叶片凋落物养分残留量(以百分比计)显著减少(P0.05):分解一年后,来自于P添加处理的叶片凋落物氮和磷残留量分别为106.64%和49.34%,而对照处理分别为121.84%和63.58%。因此,在该地区的淡水湿地中,人类活动引起的磷富营养化将会通过提高植物组织的养分含量,改变其在立枯阶段的养分释放动态,从而对生态系统的养分循环产生重要影响。     

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)     

林窗对凋落物分解过程中细菌群落结构和多样性的影响

基于细菌16S r DNA的PCR-DGGE方法,以林下(US)为对照,研究了长江上游低山丘陵区人为采伐形成的马尾松(Pinus massoniana)人工林7种不同大小林窗(G1:100 m2、G2:225 m2、G3:400 m2、G4:625 m2、G5:900 m2、G6:1 225 m2、G7:1 600 m2)在冬夏两季对凋落物分解过程中细菌群落结构和多样性的影响。结果表明,凋落物中的细菌群落结构和多样性受到林窗大小的显著影响,这种差异性受到季节的影响。有些菌纲只出现在特定大小的林窗,例如,绿弯菌纲(Chloroflexi)和放线菌纲(Actinobacteria)都只出现在US和G1林窗,芽孢杆菌纲(Bacilli)只出现在大中型(G4~G7)林窗,黄杆菌纲(Flavobacteria)只出现在中型(G4和G5)林窗,浮霉菌纲(Planctomycetacia)只存在于G5、G7和US。冬夏两季细菌群落结构差异较大,冬季的细菌类群高于夏季。在冬季,细菌群落的多样性与林窗大小、凋落物含水率、日平均温度、凋落物的全碳、可溶性有机碳和全氮含量显著相关;在夏季,细菌群落的多样性仅与日平均温度和全碳含量显著相关。总体来看,变形菌门是凋落物分解过程中的优势类群,有利于凋落物分解过程中的碳氮循环。林窗的形成改变了凋落物中的细菌群落结构和组成,减小了凋落物分解过程中细菌群落的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数,但增大了优势度指数。冬季的细菌群落的丰富度、多样性和均匀度高于夏季,优势度则低于夏季。     

云杉与阔叶树种新鲜凋落叶混合分解特征

明确混合分解过程中凋落物的相互影响对于深入分析混合分解非加和效应的真实结果和产生机制,据此评价混合分解对生态系统物质循环的影响、指导混交造林和纯林混交改造具有重要意义。以云杉(Picea asperata)及拟与其混交的红桦(Betula albo-sinensis)、灰楸(Catalpa fargesii)、太白杨(Populus purdomii)、杜仲(Eucommia ulmoides)和秦岭槭(Acer tsinglingens)等6种树种为研究对象,采集其当年凋落物,采用分解袋法在室温(20-25℃)恒湿条件下进行为期180 d的室内模拟针阔混合分解试验。测定混合分解过程中针阔凋落物分解残留量的动态变化,以及与分解密切相关的土壤蔗糖酶、羧甲基纤维素酶和多酚氧化酶的活性动态,分析凋落物在混合分解过程中彼此影响的机理,并据此选择适宜的阔叶树种对云杉纯林进行混交改造。结果表明,(1)混合分解非加性效应及凋落物间的相互影响均随分解的进行趋于明显。至分解试验结束时,杉×桦混合促进彼此分解(分解率分别提高8.67%和8.11%);杉×楸混合显著促进云杉分解(分解率提高7.83%),同时显著抑制灰楸分解(分解率降低11.50%),但整体呈加性效应;杉×杨和杉×槭混合促进太白杨和秦岭槭分解(分解率分别提高3.11%和15.89%);杉×杜混合则抑制杜仲分解(分解率降低13.33%);上述结果与Olson模型拟合计算结果有所差异。(2)混合分解对土壤蔗糖酶、羧甲基纤维素酶和多酚氧化酶的非加和性影响与其对凋落物分解的影响一致。总之,某些情况下混合分解的总体非加和效应因凋落物间相互促进或抑制而无法被检测,但鉴于不同凋落物分解特征的差异,混合后其对彼此分解的影响仍可能干扰林地物质循环。仅从引入阔叶树种后应不妨碍林地凋落物分解的角度考虑,除杜仲外,其他4种阔叶树种均适宜于云杉纯林改造。     

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。     

氮沉降下鼎湖山森林凋落物分解及与土壤动物的关系

研究了南亚热带3种森林生态系统凋落物在N沉降下的分解动态及其与土壤动物群落的关系。选取季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松林建立野外模拟N沉降样地,实施四个处理组,对照(Control)、低氮(50kg·hm-2·a-1,LowN)、中氮(100kg·hm-2·a-1,MediujmN)和高氮处理(150kg·hm-2·a-1,HighN),利用凋落物网袋法,在18个月的时间内调查分析了凋落物分解过程及其中的土壤动物密度特征。研究结果表明,植被演替阶段对凋落物的分解速度存在影响,季风林凋落物降解速度显著性快于混交林和针叶林(P<0.05);18个月后,季风林各处理地凋落物残留率为0.05、0.14、0.13和0.17,混交林为0.64、0.56和0.62,针叶林为0.66、0.63和0.62。N沉降增加对凋落物分解存在一定影响。且这种影响与植被类型之间存在明显的交互作用。N沉降处理对季风林凋落物分解表现出了一定的抑制作用,而且这种差异随时间推移愈益明显,但在混交林和针叶林内,试验后期凋落物分解受到了N沉降处理的促进作用。在试验后期,尤其是12个月后,凋落物网袋土壤动物密度在不同林地和不同水平N处理下体现了差异化发展趋势。在季风林内,N处理地土壤动物密度受到了明显的抑制;在混交林和针叶林内,低N样地动物密度显示了相比对照样地的明显优势,但在较高强度的中N处理地无论在凋落物的降解速率还是在动物密度上都与对照样地没有明显差别。文章认为,N沉降处理所产生的影响可能受环境N饱和程度的调控。文章还提出,在凋落物分解进程中,土壤动物群落具有“后期进入”特征,这对于进一步准确分析森林凋落物分解进程及土壤动物的贡献有重要意义。