滇中亚高山地带性植被凋落物分解对模拟氮沉降的响应

模拟氮（N）沉降对凋落物分解特征的影响对研究森林生态系统物质循环响应大气N沉降的内在机理和应对N沉降全球化具有重要意义。从2018年2月至2019年1月，对滇中亚高山常绿阔叶林（Evergreen broad-leaf forest）和高山栎林（Quercus semecarpifolia forest）两种地带性植被进行模拟N沉降试验，利用尼龙网袋法对两种林型凋落叶和凋落枝进行原位分解试验，N沉降处理水平分别为对照CK（Control check，0 g N m^-2 a^-1）、低氮LN（Low nitrogen，5 g N m^-2 a^-1）、中氮MN（Medium nitrogen，15 g N m^-2 a^-1）和高氮HN（High nitrogen，30 g N m^-2 a^-1）。结果表明：常绿阔叶林凋落叶和凋落枝分解率分别为44.84%和21.96%，均高于高山栎林的35.97%（凋落叶）和17.51%（凋落枝）；N沉降处理使得常绿阔叶林和高山栎林的凋落叶和凋落枝质量损失95%的时间在对照（CK）的基础上均有一定程度的增加，其中以HN处理下最为显著；经过1年的分解，两种林型凋落叶、枝纤维素和木质素降解均受到N沉降的抑制作用；两种林型中凋落物质量残留率、纤维素和木质素残留率三者间呈极显著正相关。针对滇中亚高山区域范围内的两种地带性植被，凋落物分解对N沉降的响应方向主要取决于凋落物基质质量，其中尤以纤维素和木质素为重要影响因素。     

模拟干旱和磷添加对热带低地雨林叶凋落物分解的影响

凋落物是植物在其生长发育过程中新陈代谢的产物,是土壤有机质输入的重要途径,凋落物分解是生态系统养分循环的关键过程之一。在全球气候变化背景下,热带地区干旱事件发生的频率和强度均在增加,同时,普遍认为热带地区受磷(P)限制,所以探讨干旱胁迫和土壤磷可用性对热带地区叶凋落物分解的影响及两者是否存在交互效应十分必要,有助于了解干旱对该区叶凋落物分解的影响机制以及是否受土壤磷调控。依据植物多度、碳固持类型、叶质地,以海南三亚甘什岭热带低地雨林的4个树种叶凋落物(铁凌 Hopea exalata、白茶树 Koilodepas bainanense、黑叶谷木 Memecylon nigrescens、山油柑 Acronychia pedunculata)为实验材料,依托2019年在该区建成的热带低地雨林模拟穿透雨减少、磷(P)添加双因素交互控制实验平台,包括干旱(D -50%穿透雨)、P添加(P +50Kg P hm^-2a^-1)、模拟干旱×P添加(DP -50%穿透雨×+50Kg P hm^-2a^-1)、对照(CK)4个处理,且4种处理随机分布于3个区组,即设置了3个重复。使用常规的凋落物分解袋法探究实验处理对4个树种叶凋落物的分解系数、碳(C)、氮(N)元素动态变化的影响。结果表明:不同树种的叶凋落物因基质质量不同分解存在差异。模拟干旱处理对叶凋落物C、N损失产生抑制作用,但是对不同树种叶凋落物的抑制作用不同,原因是干旱处理通过抑制土壤分解者活动、减弱凋落物的物理破碎作用,间接抑制凋落物分解,并且由于高质量(含N量高)凋落物受微生物分解者影响较大,所以该凋落物分解受干旱抑制程度较大;P添加处理对叶凋落物C损失存在促进作用、N损失存在抑制作用,原因是土壤中P含量的升高,提高了微生物分解高C物质的能力,以及当土壤中P含量较高时,间接抑制微生物通过分解凋落物获取养分或者促进微生物优先完成自身生长代谢需要而不是合成分解凋落物所需要的酶,导致叶凋落物N损失下降;模拟干旱与P添加处理存在显著交互效应,P添加处理缓解或反转了干旱胁迫对叶凋落物分解的抑制作用。以上结果表明,不同基质质量的凋落物分解存在差异,对干旱胁迫的响应不同;在叶凋落物分解过程中,P添加促进C损失、抑制N损失;此外,在热带低地雨林,土壤中P可用性变化可调节干旱对凋落物分解的影响。     

杉木人工林凋落物分解对氮沉降的响应

凋落物分解是陆地生态系统养分循环的关键过程,是全球碳（C）收支的一个重要主要组成部分,正受到全球大气氮（N）沉降的深刻影响。探讨大气氮沉降条件下森林凋落物的分解,有利于揭示森林生态系统C平衡和养分循环对全球变化的响应。选择福建沙县官庄林场1992年栽种的杉木（Cunninghamia lanceolata）人工林为研究对象,自2004年开始野外模拟氮沉降试验,至今12年。氮沉降处理分4个水平,N0、N1、N2和N3分别为0、60、120、240 kg N hm^-2 a^-1。2015年12月开展分解袋试验,对经过氮沉降处理12年的凋落物（叶、枝、果）进行模拟原位分解,每3个月收回一次分解袋样品,为期2年,同时测定凋落物干物质残留量及其C、N和磷（P）含量。结果表明,经2年分解后,氮沉降条件下凋落物叶、枝和果的干物质残留率平均值分别为27.68%、47.02%和43.18%,说明分解速率大小依次为叶 > 果 > 枝。凋落物叶、枝和果的分解系数平均为0.588、0.389和0.455,周转期（分解95%年限）分别为4-5年、6-8年和5-7年。低-中氮处理（N1和N2）均促进凋落物叶、枝和果的分解,以N1的效果更明显,而N3起到抑制作用。N1处理的凋落物叶、枝和果的周转期分别为：4.50年、6.09年和5.85年,N2处理的分别为4.95年、8.16年和6.19年。模拟氮沉降在一定程度上增加了凋落物叶、枝和果分解过程中的N和P含量,但降低了C含量。凋落物叶、枝和果分解过程中C元素呈现释放-富集-释放模式,N和P元素呈现释放与富集交替,除枝的N元素外,其他均表现为释放量大于富集量。     

凋落物多样性及组成对凋落物分解及土壤微生物群落的影响——二氧化碳倍增条件下

受全球变化的影响生物多样性的丧失日益严重,及时了解凋落物物种多样性及其组成如何直接或者通过调节微生物群落来间接影响凋落物分解已经成为生态学领域的热点问题之一。在呼伦贝尔典型草原区,羊草（Leymus chinensis）为原生群落建群种,茵陈蒿（Artemisia capillaris）、麻花头（Serratula centauroides）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）在退化及恢复群落中的多度均较大,本研究以此4种植物的凋落物为研究对象,在两倍于当前大气CO₂浓度（800 μmol/mol）条件下,通过嵌套实验设计来研究凋落物多样性（凋落物组成）对凋落物质量、C、N残余率和残余C/N的影响,并深入分析凋落物初始性质以及土壤革兰氏阳性菌（G⁺）、革兰氏阴性菌（G^-）、细菌（B）、真菌（F）及土壤总微生物磷脂脂肪酸（Phospholipid Fatty Acid,PLFA）含量和F/B对凋落物分解的影响。结果表明：（1）凋落物多样性及组成对凋落物质量、C、N残余率以及残余C/N均具有显著影响;凋落物组成对G⁺ PLFAs含量具有显著影响;（2）冗余分析（Redundancy Analysis,RDA）结果表明凋落物组成对凋落物分解和土壤微生物群落相关指标的影响高于凋落物多样性;（3）结构方程模型（Structural Equation Model,SEM）结果表明凋落物初始木质素含量和初始C/N均对凋落物分解具有显著影响,其中凋落物初始木质素含量起主导作用,其还可通过对土壤真菌PLFAs含量的影响来间接影响凋落物N残余率和残余C/N。所得结果可为大气CO₂浓度升高条件下退化草原生态系统的物质循环特征的预测乃至草原生态系统功能的合理评估提供数据支持。     

半干旱草地不同植物枯落物分解对放牧和封育的响应

为探究放牧和封育对半干旱草地植物枯落物分解的影响,选取赖草、牛枝子及其混合物为研究对象,调查了不同网孔分解袋中宁夏半干旱草地植物枯落物分解特征及对放牧和封育的响应规律。结果表明：（1）放牧样地250目网孔中,枯落物质量残留率表现为牛枝子显著高于赖草和混合物（P<0.05）,而在放牧样地30目网孔、封育样地2种网孔中,枯落物质量残留率均表现为3种枯落物间无显著差异。（2）250目网孔中,放牧和封育样地枯落物分解衰减常数均表现为混合物显著高于牛枝子,而赖草居中;并且,牛枝子枯落物分解衰减常数表现为封育样地显著高于放牧样地。30目网孔中,放牧和封育样地枯落物分解衰减常数均表现为赖草、混合物显著高于牛枝子（P<0.05）;并且,牛枝子枯落物分解衰减常数表现为封育样地显著高于放牧样地（P<0.05）。（3）在放牧样地,仅牛枝子枯落物R_m表现为30目显著低于250目网孔（P<0.05）,k表现为30目显著高于250目网孔（P<0.05）;土壤动物对枯落物分解的贡献率表现为混合物显著低于牛枝子,赖草居中（P<0.05）。而在封育样地,仅牛枝子枯落物k表现为30目显著高于250目网孔（P<0.05）;土壤动物对枯落物分解的贡献率表现为混合物和牛枝子均显著高于赖草,且混合枯落物的土壤动物贡献率表现为封育样地显著高于放牧样地（P<0.05）。（4）枯落物残留率与其初始N、P、木质素/N、C/P呈显著相关性（P<0.05）;枯落物分解衰减常数与其初始N、P、木质素、N/P、C/P和木质素/P间均呈显著相关性（P<0.05）。研究表明,植物种类组成显著影响枯落物的残留率和分解衰减常数。放牧与封育管理通过影响网孔中土壤动物分布来调控半干旱区草地植物枯落物的分解,而且封育管理更有利于促进土壤动物对低质量枯落物（牛枝子）的分解。     

凋落物添加和模拟氮磷沉降对红松凋落物木质素降解和碳释放的影响

通过对阔叶红松林和红松人工林2种林型凋落物处理（分别为不添加凋落物（原样组）、添加凋落物（双倍组）和去除凋落物（去除组）等3个处理）与模拟氮磷沉降（分别为对照CK （0 g N m^-2 a^-1、0 g P m^-2 a^-1）、低浓度氮磷（5 g N m^-2 a^-1、5 g P m^-2 a^-1）、中浓度氮磷（15 g N m^-2 a^-1、10g P m^-2 a^-1）和高浓度氮磷（30 g N m^-2 a^-1、20 g P m^-2 a^-1）等4个强度）原位培养试验,研究凋落物质量的增加与氮磷沉降及两种处理的耦合作用对碳（C）和木质素分解释放的影响。结果表明：凋落物添加在试验前期（6月）抑制人工林L层的C释放,促进H层的C释放;试验后期（10月）促进人工林L层C释放,而抑制H层的C释放。凋落物添加在前期（6月）是促进天然林L层C释放的,但在后期（10月）产生抑制作用。与L层相反,凋落物添加持续促进天然林H层的C释放。低、中浓度氮磷沉降显著促进了红松人工林和阔叶红松林L、H层C释放和木质素降解,但高浓度的氮磷添加会抑制C释放和木质素的降解,两种处理之间无交互作用。     

云冷杉红松林掘根倒木及其微立地对凋落叶分解速率及养分释放的影响

采用凋落物分解袋埋藏法,将采集的红松（Pinus koraiensis）、紫椴（Tilia amurensis）和色木槭（Acer mono）凋落叶按自然比例混合装入袋中,于2019年7月将其埋入云冷杉红松林中不同腐烂等级（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级）的掘根倒木（UT）及其形成的坑底（PB）与丘面（MF）以及对照（包括林隙（FG）和林分（IS））等11种微立地下。8-10月每月从每种微立地取回3袋,处理后测定凋落叶的质量、碳、氮、磷含量。采用相关分析和方差分析的统计分析方法,探究不同微立地下凋落叶的质量、分解速率与养分元素之间的相关性和差异显著性。结果表明：（1）微立地和分解时间对凋落叶质量具有极显著影响（P<0.01）。凋落叶分解90天后,各微立地的凋落叶质量残留率排列为：PB （85.64%） > MF （83.09%） > FG （81.33%） > IS （80.93%） > UT （80.27%）;（2）各微立地的凋落叶分解速率排列为：k_IS=k_UT>k_FG>k_MF>k_PB;Olson指数模型能够较好的模拟各微立地的凋落叶分解动态;年分解速率k为0.61-1.42,分解50%和95%所需时间分别为0.49-1.14 a和2.10-4.92 a。（3）各微立地的凋落叶C残留率总体呈下降趋势,表现为释放模式;UT和MF微立地的N、P残留率持续下降,表现为释放;PB微立地的N、P变化模式分别为释放-富集-释放、富集-释放模式,释放均大于富集,最终表现为释放模式。微立地对凋落叶P释放具有极显著影响（P<0.01）,对N释放具有显著影响（P<0.05）;微立地与掘根倒木腐烂等级的交互作用对C、N释放均具有极显著的影响（P<0.01）。（4）凋落叶质量残留率与P的残留率在所有微立地中均存在显著或极显著正相关关系,与N的残留率仅在Ⅱ级UT、PB微立地、Ⅲ级UT微立地、Ⅳ级UT、PB和MF微立地以及FG对照中呈显著或极显著的正相关关系,与C的残留率仅在Ⅱ级UT、PB微立地、Ⅳ级PB、MF微立地中存在极显著或显著正相关关系,与C/N在Ⅱ级UT微立地、Ⅲ级UT、MF微立地和FG对照中呈显著或极显著负相关关系。可见,与不同腐烂等级的掘根倒木相比,掘根倒木形成的微立地环境对凋落叶分解和养分释放的影响较大。     

不同作物秸秆还田对设施黄瓜生长及光合特性的影响

以黄瓜品种‘津优4号’和经过1年腐熟的花生秸秆、玉米秸秆和稻壳为试验材料,研究不同作物秸秆还田对黄瓜生长、营养吸收及光合特性的影响。结果显示:（1）与对照相比,不同作物秸秆还田不仅显著增加了黄瓜植株的根系活力和叶片硝酸还原酶活性,而且提高了黄瓜叶片的叶绿素含量、PSⅡ最大光化学效率（F^v/F^m）和实际光化学效率（Ф^PSⅡ）及光合速率,使得黄瓜叶片对光能的利用效率增加,净光合速率显著增强。（2）不同秸秆还田还促进了黄瓜的株高、茎粗、地上部和根系的干鲜重增加,显著提高了黄瓜产量。（3）玉米秸秆还田效果最好,其黄瓜产量（5 765.74 g·m^-2）较对照显著提高了43.8%,其次为花生秸秆还田,稻壳还田效果稍差。研究表明,秸秆还田促进了黄瓜植株根系吸收能力,显著增强了叶片的氮代谢、光能利用效率、净光合速率,从而促进了黄瓜植株的生长发育,提高了产量,并以玉米秸秆还田效果最佳。     

模拟氮沉降对华西雨屏区撑绿 杂交竹凋落物分解的影响

从2008年1月至2010年1月,对华西雨屏区撑绿杂交竹(Bambusa pervariabilis × Dendrocala mopsi)人工林进行了模拟氮沉降试验,氮沉降水平分别为对照(CK, 0 g · m^-2 · a^-1)、低氮(5 g · m^-2 · a^-1)、中氮(15 g · hm^-2 · a^-1)和高氮(30 g · m^-2 · a^-1)。利用凋落袋法对杂交竹凋落叶和凋落箨进行原位分解试验,并在每月下旬定量地对各处理施氮(NH₄NO₃)。结果表明,自然状态下杂交竹凋落叶和凋落箨分解95%所需时间分别为2.9,1.5 a;氮沉降显著抑制了凋落叶的分解,在分解后期3个氮沉降处理凋落叶无灰分质量残留率均显著大于对照,氮沉降对凋落箨分解无明显影响;氮沉降显著抑制了凋落叶中木质素和纤维素的分解。杂交竹凋落叶在分解后期质量损失缓慢,处于较稳定状态,氮沉降的增加使得凋落物的残留率稳定在一个更高的水平,表明氮沉降的增加可能会使更多的凋落物残体和稳定有机质留存于杂交竹林土壤中,从而增加杂交竹林土壤碳贮存。     

凋落物多样性及组成对凋落物分解和土壤微生物群落的影响

凋落物分解是生态系统营养物质循环的核心过程,而土壤微生物群落在凋落物分解过程中扮演着极其重要且不可替代的角色。随着生物多样性的丧失日益严峻,探讨凋落物多样性及组成对凋落物分解和土壤微生物群落的影响,不仅有助于了解凋落物分解的内在机制,而且可为退化草原生态系统的恢复提供参考。以内蒙古呼伦贝尔草原退化恢复群落中的草本植物为研究对象,依据植物多度、盖度、频度和物种的重要值及其在群落中的恢复程度筛选出排序前4的羊草（Leymus chinensis）、茵陈蒿（Artemisia capillaris）、麻花头（Serratula centauroides）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）的凋落物为实验材料,通过设置3种凋落物多样性水平（1,2,4）,包括11种凋落物组合（单物种凋落物共4种,两物种凋落物混合共6种,四物种凋落物混合共1种）,利用磷脂脂肪酸（PLFA）方法来研究分解60 d后凋落物多样性及组成对凋落物分解和土壤微生物群落的影响。结果表明：（1）凋落物物种多样性仅对C残余率具有显著影响,表现在两物种混合凋落物C残余率显著低于单物种凋落物,而凋落物组成对所观测的4个凋落物分解参数（质量、C、N残余率以及C/N）均具有显著影响;（2）凋落物物种多样性对细菌（B）含量具有显著影响,而凋落物组成对真菌（F）含量具有显著影响,两者对F/B以及微生物总量均无显著影响;（3）冗余分析结果表明凋落物组成与凋落物分解相关指标（凋落物质量、C、N残余率及C/N）和土壤微生物（真菌、细菌含量）的相关关系高于凋落物多样性。（4）进一步建立结构方程模型（Structural Equation Model,SEM）发现,凋落物初始C含量对凋落物质量、C、N残余率及C/N有显著正的直接影响;凋落物木质素含量对凋落物质量、C、N残余率有显著正的直接影响;凋落物初始N含量对N残余率有显著正的直接影响,而对C残余率及C/N有显著负的直接影响;凋落物初始C/N对凋落物质量、N残余率有显著正的直接影响,而对C/N有显著负的直接影响。此外,凋落物初始C、N、木质素含量及C/N均对真菌含量具有显著正影响,并可通过真菌对凋落物质量分解产生显著负的间接影响。以上结果表明该退化恢复区域优势种凋落物分解以初始C、木质素为主导,主要通过土壤真菌影响凋落物的分解进程,这将减缓凋落物的分解速率进而减慢草原生态系统的进程。这些结果为凋落物多样性及组成对自身分解和土壤微生物群落的影响提供了实验依据,也为进一步分析凋落物分解内在机制以及草原生态系统的恢复提供了数据参考。     

Drought conditions alter litter decomposition and nutrient release of litter types in an agroforestry system of China

Evaluating how decomposition rates and litter nutrient release of different litter types respond to changes in water conditions is crucial for understanding global carbon and nutrient cycling. However, it is unclear how decreasing water affects litter mixture interactions for the maize–poplar system in arid regions. Here, the responses of the litter decomposition process and litter mixture interactions in the agroforestry system to changes in water conditions (control, light drought, and moderate drought) were tested. Moderate drought significantly decreased the decomposition rate for poplar leaf and mixed litters, and decomposition rate was significantly reduced for maize straw litter in light and moderate drought stress. The mass loss rates of maize straw and mixed litters were significantly higher than that of the poplar leaf litter under drought conditions, but there was no significant difference among the three litter types in the control. There was no interaction between mass loss of the mixed litter in the control and light drought conditions, and the litter mixture interaction showed nonadditive synergistic interactions under moderate drought. In terms of nutrient release, there was also no interaction between litter mixture with nitrogen and carbon, but there was antagonistic interaction with potassium release under the light drought condition. Our results demonstrate that drought conditions can lead to decreasing decomposition rate and strong changes in the litter mixture interactions from additive effects to nonadditive synergistic effects in moderate drought. Moreover, light drought changed the mixture interaction from an additive effect to an antagonistic interaction for potassium release.     

模拟氮沉降对华西雨屏区慈竹林凋落物分解的影响

试验设对照(CK,0 kg·hm^-2·a^-1)、低氮(LN,50 kg·hm^-2·a^-1)、中氮(MN,150 kg·hm^-2·a^-1)和高氮(HN,300 kg·hm^-2·a^-1)4个施氮水平,通过原位试验,研究了模拟N沉降对华西雨屏区慈竹(Neosinocalamus affinis)林凋落物分解的影响.结果表明：不同组分凋落物分解过程中,慈竹叶片分解速率最快,其次是箨,枝最慢,分解15个月时,叶片、箨、枝的质量残留率分别为26.38%、46.18%和54.54%,三者差异极显著(P<0.01);叶片在凋落后第1～2月和7～10月分解较快,而箨和枝则在第5～8月分解较快;凋落叶片分解95%需要的时间(2.573年)分别比箨和枝短1.686年和3.319年.凋落叶分解15个月时,各N沉降处理间分解率差异不显著;凋落箨分解95%需要2.679～4.259年,其中MN分解率最高,CK最低;凋落枝经过15个月的分解,各处理分解率大小顺序为MN>HN>LN>CK,MN与LN处理间差异达显著水平(P<0.05).说明N沉降对3种凋落物分解均有明显的促进作用,且对凋落箨促进作用最强;但随着N沉降浓度的增加和时间的延长,其促进作用减缓.     

模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶分解过程中基质质量的影响

为理解氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物分解过程的影响,采用立地控制实验和凋落物分解袋法,研究了低氮沉降(L,50 kg N hm~(-2)a~(-1))、中氮沉降(M,150 kg N hm~(-2)a~(-1))和高氮沉降(H,300 kg N hm~(-2)a~(-1))对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶分解过程中基质质量的影响。结果表明:N沉降抑制了凋落叶的分解,并随着N沉降量的增加,抑制作用增强。N沉降遏制了凋落叶的C、N释放和纤维素降解,促进了P释放。N沉降提高了凋落叶的C/P比,中氮和高氮处理提高了凋落叶C/N比。N沉降显著增加了凋落叶N、木质素和纤维素的含量,分解1年后,各N沉降处理的木质素/N和纤维素/N均显著高于对照。N沉降提高了质量残留率与C/N、木质素/N和纤维素/N的相关性,降低了与C/P的相关性。可见,模拟N沉降显著影响了华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶分解过程中的基质质量,进而影响了凋落叶的分解过程。     

Effects of nitrogen addition on litter decomposition, soil microbial biomass, and enzyme activities between leguminous and non-leguminous forests

Anthropogenic nitrogen (N) deposition is an expanding problem that affects the functioning and composition of forest ecosystems, particularly the decomposition of forest litters. Legumes play an important role in the nitrogen cycle of forest ecosystems. Two litter types were chosen from Zijin Mountain in China: Robinia pseudoacacia leaves from a leguminous forest (LF) and Liquidambar formosana leaves from a non-leguminous forest (NF). The litter samples were mixed into original forest soils and incubated in microcosms. Then, they were treated by five forms of N addition: NH₄ ⁺, NO₃ ^?, urea, glycine, and a mixture of all four. During a 6-month incubation period, litter mass losses, soil microbial biomass, soil pH, and enzyme activities were investigated. Results showed that mixed N and NO₃ ^?-N addition significantly accelerated the litter decomposition rates of LF leaves, while mixed N, glycine-N, and urea-N addition significantly accelerated the litter decomposition rates of NF leaves. Litter decomposition rates and soil enzyme activities under mixed N addition were higher than those under single form of N additions in the two forest types. Nitrogen addition had no significant effects on soil pH and soil microbial biomass. The results indicate that nitrogen addition may alter microbial allocation to extracellular enzyme production without affecting soil microbial biomass, and then affected litter decomposition process. The results further reveal that mixed N is a more important factor in controlling litter decomposition process than single form of N, and may seriously affect soil N cycle and the release of carbon stored belowground.     

How does drought stress influence the decomposition of plant litter with contrasting quality in a grassland ecosystem?

Background and aims

Plant litter quality and water availability both control decomposition. The interaction of both parameters was never studied. We used a grassland site, where litter of contrasting quality, i.e. green litter (fresh leaves; high quality) and brown litter (dead leaves, which underwent senescence but which are still attached to the plant; low quality), is returned to soil. Green and brown litter were exposed in the field under regular weather and drought conditions. The objective of this study was to evaluate the effect of drought on the decomposition of both litter types.

Methods

We incubated green and brown litter of three different grassland species (Lolium perenne, Festuca arundinacea and Dactylis glomerata) alone or as litter mixture (1/3 of each of the three grassland species) in litterbags for 28?weeks. Drought conditions were simulated by rainfall exclusion. After incubation, litter residues were analysed for C and nitrogen (N) content and stable isotope composition. Additionally, we determined the response of the lignin and carbohydrate signatures to the contrasting conditions.

Results

C decomposition kinetics of green and brown litter under drought conditions could be explained by two pools of contrasting turnover times. Drought decreased leaf litter C and N decomposition by more than 50% compared to regular weather conditions, mainly by strongly decreasing the decomposition rate constants. The lowest C decomposition occurred for mixtures of litter from all three grassland species. Brown litter showed on average 15% higher reduction in carbon decomposition than green litter following drought. Lignin content remained similar for green and brown litter after drought and regular weather conditions, while sugar content remained similar in green litter and decreased by 18% for brown litter under drought conditions.

Conclusions

Our results showed different response of decomposition of litter with contrasting quality to drought. Low quality brown litter is likely to be more affected than high quality green litter. Thus, litter quality must be taken into account, when assessing the effect of drought on decomposition.     

长白山白桦(Betula platyphlla)纯林和白桦山杨 (Populus davidiana)混交林凋落物的分解

采用交互分解实验,研究长白山白桦叶片和白桦、山杨与水曲柳混合叶片在白桦纯林和白桦山杨混交林内的分解过程。两年的分解实验结果表明,两种类型叶片均存在一个快速分解阶段和一个慢速分解阶段,森林类型和凋落物类型对凋落物分解率的影响在快速分解阶段不显著而在慢速分解阶段显著;混交林内的环境促进了凋落物分解和养分元素释放;在同一林型内,底物质量高的混合叶片其分解率和养分元素释放率均大于底物质量低的白桦叶片;凋落物的底物质量在一定程度上可以抵消森林类型对凋落物分解的影响;白桦山杨混交林混合叶片分解速率和养分元素释放率要显著大于白桦纯林内的白桦叶片,说明白桦山杨混交林的物质循环速度和养分元素供应能力要显著大于白桦纯林。     

Decomposition and nitrogen dynamics of 15N-labeled leaf, root, and twig litter in temperate coniferous forests

Litter nutrient dynamics contribute significantly to biogeochemical cycling in forest ecosystems. We examined how site environment and initial substrate quality influence decomposition and nitrogen (N) dynamics of multiple litter types. A 2.5-year decomposition study was installed in the Oregon Coast Range and West Cascades using ¹⁵N-labeled litter from Acer macrophyllum, Picea sitchensis, and Pseudotsuga menziesii. Mass loss for leaf litter was similar between the two sites, while root and twig litter exhibited greater mass loss in the Coast Range. Mass loss was greatest from leaves and roots, and species differences in mass loss were more prominent in the Coast Range. All litter types and species mineralized N early in the decomposition process; only A. macrophyllum leaves exhibited a net N immobilization phase. There were no site differences with respect to litter N dynamics despite differences in site N availability, and litter N mineralization patterns were species-specific. For multiple litter × species combinations, the difference between gross and net N mineralization was significant, and gross mineralization was 7–20 % greater than net mineralization. The mineralization results suggest that initial litter chemistry may be an important driver of litter N dynamics. Our study demonstrates that greater amounts of N are cycling through these systems than may be quantified by only measuring net mineralization and challenges current leaf-based biogeochemical theory regarding patterns of N immobilization and mineralization.