九寨沟国家自然保护区4个典型树种叶片凋落物在林下及高山湖泊中的分解及养分释放特征

叶片凋落物分解对生态系统的养分循环和生产力有着重要意义。该文利用网袋分解法对九寨沟国家自然保护区内黄果冷杉(Abies ernestii)、油松(Pinus tabulaeformis)、红桦(Betula albo-sinensis)和高山柳(Salix cupularis) 4个典型树种叶片凋落物在林下及高山湖泊中的分解及养分释放特征进行了对比研究。结果表明: 1)叶片凋落物分解质量损失规律符合Olson的负指数衰减模型(r > 0.93, p < 0.01), 4个树种叶片在林下完全分解(99%)的时间依次为: 高山柳(6.80 a) <红桦(10.34 a) <黄果冷杉(18.88 a) <油松(27.21 a), 且分别是其在水体中分解的1.48倍、1.55倍、1.80倍和1.65倍。2)分解1年后凋落物质量剩余率(MR)和氮素剩余率(NR)均与叶片初始N含量极显著负相关, 而与叶片初始C:N值极显著正相关。3)不同树种间叶片N和P释放特征差异明显, 且在林下和水体间的释放模式也存在差异; 高山柳叶片凋落物在林下和水体分解过程中N元素从分解初期便开始释放, 而其他树种叶片凋落物N元素释放前存在明显的富集过程; 各树种叶片凋落物P元素释放模式为释放—富集—释放。研究表明: 叶片凋落物分解是一个受其自身性质和外界环境因素共同作用的复杂过程, 而凋落物在高山湖泊中的快速分解将对保护区现有的水体景观产生潜在影响。     

高山森林溪流冬季不同时期凋落物分解中水溶性氮和磷的动态特征

为了解高山森林溪流凋落物冬季分解过程中水溶性氮和磷的变化过程,采用凋落叶分解袋法,以川西高山森林典型乔木(四川红杉、方枝柏)和灌木(高山杜鹃、康定柳)凋落叶为研究对象,研究冬季不同时期(冻结初期、冻结期、融化期)溪流、河流、河岸带以及林下凋落叶水溶性氮和磷的动态特征.结果表明:经过一个冬季的分解,4种凋落物在不同生境下各时期的水溶性氮含量无显著变化.水溶性磷含量除林下外在其他生境均显著降低,表现出河流＜溪流＜河岸带＜林下的规律.高山森林凋落叶分解过程中水溶性磷含量与平均温度、正积温、负积温和流速呈显著负相关,水溶性氮含量与正积温呈显著正相关,物种显著影响凋落物分解过程中水溶性氮和磷的含量.高山森林凋落物冬季分解过程中水溶性磷更易随河流和溪流等水体的流动而流失,而水溶性氮受冬季水环境的影响相对较小.     

高寒森林不同生境凋落叶分解过程中水溶性组分动态特征

凋落叶分解所产生的水溶性组分(water soluble matter)是森林水陆不同生境碳和养分迁移的重要载体。本研究通过布设高寒森林4种代表物种凋落叶分解袋,即康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana),探讨其在林下地表、溪流和河岸带3种生境下不同分解时期(冻结初期、冻结期、融化期、生长季节、生长季节后期)的水溶性组分及水溶性碳含量动态及其影响因素。结果表明:经两年的分解,发现溪流显著促进了凋落叶中水溶性组分和水溶性碳的释放;同一物种凋落叶在不同生境下水溶性组分和水溶性碳损失差异显著(P<0.05),整体表现为溪流>河岸带>林下;在分解初期水溶性组分含量有明显的降低;在整个分解过程中,水溶性组分(-70.43%)和水溶性碳(-84.31%)含量变化基本一致且呈明显降低趋势。此外,凋落叶中水溶性组分和水溶性碳的释放速率受时间、物种以及区域环境因子(温度、p H值、营养成分)的调控。这些结果表明,高寒森林凋落叶中水溶性组分和水溶性碳在分解过程中易随水体的流动而转移至下游生态系统,并且区域环境因子在凋落叶水溶性组分和水溶性碳释放过程中具有重要的作用,这为深入理解高寒森林以凋落物为载体的物质迁移过程提供了科学依据。     

高寒森林不同生境凋落叶分解过程中水溶性组分动态特征

凋落叶分解所产生的水溶性组分(water soluble matter)是森林水陆不同生境碳和养分迁移的重要载体。本研究通过布设高寒森林4种代表物种凋落叶分解袋,即康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana),探讨其在林下地表、溪流和河岸带3种生境下不同分解时期(冻结初期、冻结期、融化期、生长季节、生长季节后期)的水溶性组分及水溶性碳含量动态及其影响因素。结果表明:经两年的分解,发现溪流显著促进了凋落叶中水溶性组分和水溶性碳的释放;同一物种凋落叶在不同生境下水溶性组分和水溶性碳损失差异显著(P0.05),整体表现为溪流河岸带林下;在分解初期水溶性组分含量有明显的降低;在整个分解过程中,水溶性组分(-70.43%)和水溶性碳(-84.31%)含量变化基本一致且呈明显降低趋势。此外,凋落叶中水溶性组分和水溶性碳的释放速率受时间、物种以及区域环境因子(温度、p H值、营养成分)的调控。这些结果表明,高寒森林凋落叶中水溶性组分和水溶性碳在分解过程中易随水体的流动而转移至下游生态系统,并且区域环境因子在凋落叶水溶性组分和水溶性碳释放过程中具有重要的作用,这为深入理解高寒森林以凋落物为载体的物质迁移过程提供了科学依据。     

马尾松人工林林窗大小对两种凋落叶难降解物质含量的影响

林窗通过改变森林微环境及土壤环境而影响凋落物难降解物质的降解, 目前关于人工林林窗对凋落物分解过程中难降解物质影响的研究较少。该文采用凋落物分解袋法, 以马尾松(Pinus massoniana)人工林人工砍伐形成的7个不同面积的林窗(G1: 100 m²、G2: 225 m²、G3: 400 m²、G4: 625 m²、G5: 900 m²、G6: 1225 m²、G7: 1600 m²)为研究对象, 以林下为对照, 研究了林窗大小对两种乡土树种——樟(Cinnamomum camphora)和红椿(Toona ciliata)凋落叶分解过程中难降解物质(木质素、纤维素、总酚、缩合单宁)含量的影响。结果表明: 1)林窗大小对林窗中心红椿凋落叶缩合单宁、总酚、木质素的含量有显著影响, 对其纤维素含量和樟凋落叶中4种难降解物质含量均无显著影响。随着林窗面积的增大, 红椿凋落叶中除纤维素含量外的其余3种难降解物质含量, 中小型林窗(G1-G5, G1: 100 m², G2: 225 m², G3:400 m², G4: 625 m², G5: 900 m²)低于大型林窗(G6、G7, G6: 1225 m², G7: 1600 m²)。2)林窗不同位置, 只有红椿凋落叶中缩合单宁含量林窗中心显著低于边缘, 其余难降解物质含量和樟凋落叶中4种难降解物质含量均无显著差异。樟凋落叶的木质素含量在G3林窗显著低于林下; 红椿凋落叶除纤维素含量外的其余难降解物质含量, 中小型林窗从林窗中心到边缘均显著低于林下。3)随着分解时间的延长, 两种凋落叶都表现出缩合单宁、纤维素含量降低, 木质素含量升高, 总酚含量先升高后降低的变化趋势。研究结果表明: 中小型林窗(100-900 m²)较大面积林窗干扰更有利于凋落叶中难降解物质的降解, 而林窗内的环境异质性应该是凋落物中难分解物质分解动态的主要调控因子, 并且这种效应依赖于初始凋落物质量。     

红砂根系分叉数和分支角度权衡关系的坡向差异

根系构型是决定根系分布及其对土体搜索效率的重要因素, 是植物与资源环境异质性相互适应的结果。利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型(digital elevation model), 采用全根系挖掘法, 研究了祁连山北坡荒漠草原不同坡向红砂(Reaumuria songarica)根系分叉数和分支角度的关系。结果表明: 不同坡向梯度草地群落的盖度、密度、高度和土壤含水量呈不同的变化趋势(p < 0.05), 红砂种群的密度、高度和根冠比等生物学特征的变化规律存在差异(p < 0.05); 不同坡向红砂根系分叉数和分支角度的相关性存在差异(p < 0.05), 在南坡和北坡红砂根系分叉数和分支角度之间存在极显著的负相关关系(p < 0.01), 在东坡和西坡根系分叉数和分支角度之间存在显著的负相关关系(p < 0.05), 红砂根系分配给根系分叉数和分支角度的资源存在着“此消彼长”的权衡关系; 随着坡向由南坡向西坡、东坡、北坡转变, 红砂根系分叉数和分支角度回归方程的标准化主轴斜率逐渐减小(p < 0.05), 红砂根系构型模式由扩散型转向聚集型。不同坡向红砂根系合理权衡连接长度和分支角度的资源配置模式, 反映了异质生境中植物种群应对资源多重竞争的环境生态适应机制。     

高寒森林不同生境对凋落叶分解灰分动态的影响

灰分是凋落叶的重要组成部分,其浓度直接关系到凋落叶的分解过程及有机组分的动态特征,且可能受生境和分解时期的影响,然而有关凋落叶分解过程中灰分动态的研究鲜有报道。采用凋落袋法,以岷江上游高寒森林4种代表性植物康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana)凋落叶为研究对象,研究了高寒森林凋落叶在3种不同环境条件下(林下、溪流、河岸带)分解过程中灰分的动态特征。结果表明,灰分量随凋落叶的分解整体呈现降低的趋势,且不同环境条件和不同物种之间存在明显的差异。与之相反,经过两年的分解,除溪流中康定柳凋落叶灰分浓度略有下降外(-0.99%),林下和河岸带中康定柳凋落叶及其它物种凋落叶中灰分浓度在所有环境条件下均表现出了增加的趋势(5.86%—72.15%)。凋落叶分解过程中灰分浓度变异量在不同分解时期存在明显或显著的差异,且受物种和环境因子的调控。这些结果表明,传统上认为凋落叶分解过程中灰分浓度比较稳定的观点是不准确的,且以凋落叶分解过程中灰分浓度不变的前提下采用无灰分质量损失(ash free mass loss)而计算凋落叶质量损失的方法存在一定的不准确性。研究为认识凋落叶分解过程中灰分的动态特征及凋落叶质量损失的测定方法提供了一定的参考。     

中国森林生态系统凋落叶分解速率的分布特征及其控制因子

凋落物分解是森林生态系统碳循环的重要组成部分。建立中国森林凋落叶分解速率数据库, 分析凋落叶分解速率与其主要影响因素之间的关系, 对精确地预测中国森林生态系统碳收支具有重要意义。该研究通过收集已报道的中国森林凋落叶分解常数(k)及其相关变量, 分析探讨地理因素(纬度、经度和海拔)、气候因素(年平均气温和年降水量)、凋落叶质量(氮、磷、钾、木质素、木质素:氮和碳氮比)和叶特性(常绿与落叶、阔叶与针叶)对中国森林凋落叶分解速率的影响。结果表明, 在国家尺度上, k随年平均气温、年降水量、氮、磷和钾的增加而增加, 随纬度、经度、海拔、碳氮比、木质素和木质素:氮的增大而减小, 叶特性对k的影响不显著。气候与地理因素(年平均气温、年降水量和纬度)能解释k值变异的34.1%, 凋落叶质量(氮、钾、木质素和木质素:氮)能解释k值变异的21.7%, 它们能共同解释k值变异的74.4%。了解森林凋落叶分解速率在国家尺度上的格局和主控因素可为中国森林生态系统碳循环相关模型提供基础参数。     

Spatial characteristics in decomposition rate of foliar litter and controlling factors in Chinese forest ecosystems

凋落物分解是森林生态系统碳循环的重要组成部分。建立中国森林凋落叶分解速率数据库, 分析凋落叶分解速率与其主要影响因素之间的关系, 对精确地预测中国森林生态系统碳收支具有重要意义。该研究通过收集已报道的中国森林凋落叶分解常数(k)及其相关变量, 分析探讨地理因素(纬度、经度和海拔)、气候因素(年平均气温和年降水量)、凋落叶质量(氮、磷、钾、木质素、木质素:氮和碳氮比)和叶特性(常绿与落叶、阔叶与针叶)对中国森林凋落叶分解速率的影响。结果表明, 在国家尺度上, k随年平均气温、年降水量、氮、磷和钾的增加而增加, 随纬度、经度、海拔、碳氮比、木质素和木质素:氮的增大而减小, 叶特性对k的影响不显著。气候与地理因素(年平均气温、年降水量和纬度)能解释k值变异的34.1%, 凋落叶质量(氮、钾、木质素和木质素:氮)能解释k值变异的21.7%, 它们能共同解释k值变异的74.4%。了解森林凋落叶分解速率在国家尺度上的格局和主控因素可为中国森林生态系统碳循环相关模型提供基础参数。     

亚高山森林林窗大小对凋落叶木质素降解的影响

木质素降解是认识高寒森林凋落物分解过程的关键环节,可能受到林窗大小及其在不同季节水热环境的影响。采用分解袋法,研究了川西亚高山森林不同面积大小林窗下红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落叶在初冻期、深冻期、融化期、生长季节初期、生长季节中期和生长季节后期的木质素分解动态特征。研究结果表明,采样时间和林窗面积大小对两种凋落叶的木质素降解均有显著影响。经历1a分解,红桦凋落叶的木质素降解了21.53%—27.65%,而岷江冷杉凋落叶的木质素富集了7.95%—19.40%。较大林窗促进了冬季岷江冷杉凋落叶和生长季节红桦凋落叶木质素的降解,抑制了冬季红桦凋落叶木质素的降解;而生长季节岷江冷杉凋落叶木质素富集速率则为林下大林窗中林窗小林窗。逐步回归分析表明,凋落叶木质素的降解过程在冬季主要受到负积温和土壤冻融循环次数的影响(木质素结构的物理破碎),而在生长季节则主要受到平均温度和正积温的影响(木质素的生物降解)。可见,川西亚高山森林木质素降解受林窗格局变化的显著影响,且林窗大小对凋落叶木质素降解的影响与物种和分解时期有关。     

马尾松人工林林窗边缘效应对樟和红椿凋落叶难降解物质分解的影响

采用凋落物分解袋, 以四川低山丘陵区马尾松人工林人工砍伐形成的7个不同面积的林窗边缘(100、225、400、625、900、1225、1600 m²)为研究对象, 以林下为对照, 研究了2种乡土树种——樟和红椿凋落叶难降解物质(木质素、纤维素、总酚、缩合单宁)在不同大小林窗边缘的降解动态特征.结果表明:马尾松人工林林下与不同大小林窗边缘相比较,红椿凋落叶中除纤维素外,其余难降解物质的降解率以及樟凋落叶木质素降解率均显著高于林下.在全年分解过程中, 2种凋落叶4种难降解物质的降解率总体均呈现持续上升的趋势.其中,缩合单宁降解最快,其次是总酚和纤维素,而木质素降解最慢.随林窗面积的增大, 红椿凋落叶除纤维素外,其余难降解物质在中型林窗边缘(400、625 m²)具有相对较高的降解率,而樟凋落叶的木质素在625 m²林窗边缘时也表现出较高的降解率.在凋落叶分解过程中,难降解物质降解率与凋落叶袋内温度和凋落物质量均呈显著相关.中型林窗(400～625 m²)对凋落物分解过程中难降解物质的降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.     

哀牢山中山湿性常绿阔叶林两种优势幼苗C、N、P化学计量特征及其对N沉降增加的响应

N沉降对不同森林生态系统的影响是当今全球变化生态学研究的一个热点问题。山地湿性常绿阔叶林是我国西部高海拔地区重要的森林植被类型之一。该文以云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林为对象, 研究了其林下优势树种多花山矾(Symplocos ramosissima)和黄心树(Machilus gamblei)幼苗不同器官中C、N、P含量和生态化学计量特征及其对N沉降增加的响应。结果表明: 两种幼苗C、N、P含量的差异均达到了显著性水平(p < 0.05), 多花山矾的C含量较低, N和P含量较高。N处理对植物幼苗元素含量及其比值影响极显著(p < 0.01), 且与物种和器官之间存在显著的交互作用。N处理提高了幼苗体内N含量, 导致不同器官N:P值有不同程度的增加。随N处理水平的升高, 多花山矾幼苗P含量下降, 黄心树幼苗P含量整体升高, 幼苗间P含量差异减小。在一定范围内, 植物幼苗N含量与土壤无机N含量之间存在极显著的相关性(p < 0.01)。不同器官之间相比, 植物幼苗根和茎的N内稳性比叶片更高, 即植物叶片对N沉降的响应更为敏感。     

张掖湿地芨芨草叶大小和叶脉密度的权衡关系

叶大小-叶脉密度的权衡关系是植物叶经济谱理论的基础, 对理解资源竞争条件下植物叶片的物理构建与生理代谢的关系具有重要的意义。该文采用标准化主轴估计(standardized major axis estimation, SMA)的方法, 按芨芨草(Achnatherum splendens)株丛密度设置I (>12丛·m^-2)、II (8-12丛·m^-2)、III (4-8丛·m^-2)和IV (<4丛·m^-2) 4个密度梯度, 以叶面积和叶干质量分别表示叶大小, 对张掖洪泛平原湿地不同密度条件下芨芨草种群的叶大小和叶脉密度的关系进行研究。结果表明: 随着芨芨草株丛密度的降低, 湿地群落的土壤含水量逐渐减小、土壤电导率逐渐增加, 芨芨草的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和分枝数呈先增大后减小的趋势, 叶面积、叶干质量、比叶面积和株高呈逐渐减小趋势、光合有效辐射(PAR)和叶脉密度呈逐渐增加趋势; 芨芨草叶大小和叶脉密度在高密度(I)和低密度(IV)样地均呈极显著负相关关系(p < 0.01), 中密度(II、III)样地二者呈显著负相关关系(p < 0.05); 叶大小和叶脉密度回归方程的SMA斜率在不同密度样地均显著小于-1 (p < 0.05), 即芨芨草叶大小和叶脉密度呈“此消彼长”的权衡关系。在高密度湿地群落芨芨草倾向于大叶片低叶脉密度的叶片构建模式, 在低密度湿地群落选择小叶片高叶脉密度的异速生长模式, 体现了密度制约下湿地植物的生物量分配格局和资源利用对策。     

九种不同材性的温带树种叶水力性状及其权衡关系

不同材性树种的解剖、叶脉分布等结构性状差异会影响树木的水分运输效率和水分利用策略, 进而限制树木的生存、生长和分布。然而, 材性对叶导水率、水力脆弱性及其潜在的权衡关系的影响尚不清楚。该研究选择东北温带森林中不同材性的9种树种(散孔材: 山杨(Populus davidiana)、紫椴(Tilia amurensis)、白桦(Betula platyphylla); 环孔材: 蒙古栎(Quercus mongolica)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、胡桃楸(Juglans mandshurica); 无孔材: 红皮云杉(Picea koraiensis)、樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)、红松(Pinus koraiensis), 测量其基于叶面积和叶质量的叶导水率(K_area和K_mass)、水力脆弱性(P₅₀)、膨压丧失点水势(TLP)及叶结构性状, 以比较不同材性树种叶水力性状的差异, 并探索叶水力效率与安全的权衡关系。结果表明: 3种材性树种的K_area、K_mass和P₅₀均差异显著(p < 0.05)。无孔材树种的K_area和K_mass最低, 而散孔材和环孔材树种差异不显著; 环孔材树种P₅₀最高, 而散孔材和无孔材树种差异不显著。K_area和K_mass均与P₅₀显著负相关(p < 0.05), 但散孔材、环孔材和无孔材树种的相关关系分别呈线性、幂函数和指数函数关系。这表明叶水力效率与安全之间存在一定的权衡关系, 但该关系受树木材性的影响。K_mass与TLP显著负相关(p < 0.01), 其中散孔材和环孔材树种呈线性负相关, 无孔材树种呈负指数函数关系; P₅₀随TLP的增加而增加, 这表明树木在面临水分胁迫时, 其质外体和共质体抗旱阻力共同协调保护叶片活细胞, 防止其水分状况到达临界阈值。K_mass与叶干物质含量、叶密度、比叶重均显著负相关, 而P₅₀与之显著正相关(p < 0.01, P₅₀与比叶重的关系除外), 表明树木叶水力特性的变化受相同叶结构特性驱动, 树木增加对水力失调的容忍需要在叶水力系统构建上增加碳投资。     

荒漠区地表凋落物分解对季节性降水增加的响应

为探讨季节性降水增加对荒漠生态系统凋落物分解的影响, 在古尔班通古特沙漠南缘, 选择粗柄独尾草(Eremurus inderiensis)叶、尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)叶、尖喙牻牛儿苗茎、沙漠绢蒿(Seriphidium santolinum)茎4种凋落物样品, 在2009-2011年研究了模拟季节降水增加(冬春增雪、夏季增水)和自然降水处理下凋落物的分解。持续2年的分解实验表明: (1)各组分凋落物的质量损失过程可以用负指数衰减方程较好地拟合(R²> 0.90); 经过637天的分解, 各组分凋落物质量残留率在自然降水、冬春增雪、夏季增水处理下均无显著性差异(p > 0.05)。粗柄独尾草叶、尖喙牻牛儿苗叶、尖喙牻牛儿苗茎、沙漠绢蒿茎在自然降水处理下的质量残留率分别为40.59%、35.50%、36.00%和63.96%; (2)各组分凋落物的质量残留率与N残留率显著正相关, 凋落物N的损失快于其质量损失, 且初始N含量与分解速率显著正相关(r = 0.60, p = 0.038), C/N解释了71%的地面凋落物分解速率。研究表明, 季节性的短暂降水增加对荒漠区地表凋落物分解没有显著影响, 凋落物初始化学组成是预测荒漠区地表凋落物分解的重要因素。     

浙江天童常绿阔叶林不同演替阶段木本植物的水力结构特征

水力结构是植物应对环境形成的与水分运输相关的形态策略.探索不同演替阶段和群落不同高度层植物的水力结构特征, 有助于理解植物的水分运输和利用策略.该研究以浙江天童常绿阔叶林演替前中后期群落的上层木(占据林冠层的树种)和下层木(灌木层物种)为对象, 测定了演替共有种(至少存在于两个演替阶段的物种)和更替种(仅存在于某一演替阶段的物种)的枝边材比导率,叶比导率和胡伯尔值, 以及边材疏导面积,末端枝总叶面积和枝条水势, 分析植物水力结构在群落上层木和下层木间以及在演替阶段间的差异, 及其与枝叶性状的相关关系.结果显示: (1)上层木植物边材比导率和叶比导率显著高于下层木植物(p < 0.05); (2)上层木和下层木的边材比导率与叶比导率在演替阶段间均无显著差异(p > 0.05); 上层木的胡伯尔值在演替阶段间无显著差异, 下层木的胡伯尔值随演替显著下降(p < 0.05); (3)上层木共有种仅边材比导率随演替进行显著降低(p < 0.05), 更替种的3个水力结构参数在演替阶段间无显著差异; 下层木共有种水力结构参数在演替阶段间无明显差异, 更替种仅胡伯尔值随演替减小(p < 0.05); (4)植物边材比导率与枝疏导面积和末端枝所支撑的总叶面积显著正相关(p < 0.01), 胡伯尔值与枝条水势及末端枝总叶面积显著负相关(p < 0.01).以上结果表明: 天童常绿阔叶林演替各阶段上层木比下层木具有更大的输水能力和效率; 随着演替进行, 上层木与下层木的共有种和更替种边材比导率的相反变化表明上层木水力结构的变化可能由微生境变化引起, 而下层木水力结构特征的变化可能由物种更替造成.     

亚热带不同树种凋落叶分解对氮添加的响应

为探究不同质量凋落物对氮(N)沉降的响应, 该研究采用尼龙网袋分解法, 在亚热带福建三明格氏栲(Castanopsis kawakamii)自然保护区的米槠(Castanopsis carlesii)天然林, 选取4种本区常见的具有不同初始化学性质的树种凋落叶进行模拟N沉降(N添加)分解实验(施N水平为对照0和50 kg·hm ^-2·a ^-1)。研究结果表明: 在2年的分解期内, 对照处理的各树种凋落叶的分解速率依次为观光木(Michelia odora, 0.557 a ^-1)、米槠(0.440 a ^-1)、台湾相思(Acacia confusa, 0.357 a ^-1)、杉木(Cunninghamia lanceolata, 0.354 a ^-1); N添加处理凋落叶分解速率依次为观光木(0.447 a ^-1)、米槠(0.354 a ^-1)、杉木(0.291 a ^-1)、台湾相思(0.230 a ^-1), 除杉木凋落叶外, N添加显著降低了其他3种凋落叶分解速率。N添加不仅使4种树木凋落叶分解过程中的N释放减慢, 同时还抑制凋落叶化学组成中木质素和纤维素的降解; N添加在凋落叶分解过程中总体上提高β-葡萄糖苷酶(βG)和酸性磷酸酶活性, 对纤维素水解酶的活性影响不一致, 而降低β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性和酚氧化酶活性。凋落叶分解速率与凋落叶中的碳获取酶(βG)活性以及其化学组分中的可萃取物含量极显著正相关, 与初始碳浓度、纤维素和木质素含量极显著负相关, 与初始N含量没有显著相关性。凋落物类型和N添加的交互作用虽未影响干质量损失速率, 但对木质素和纤维素的降解具有显著效应。综上所述, 化学组分比初始N含量能更好地预测凋落叶分解速率, 而N添加主要通过抑制分解木质素的氧化酶(如PHO)来降低凋落叶分解速率。     

不同来源可溶性有机物对亚热带森林土壤CO2排放的影响

采用室内培养法, 比较分析了亚热带地区杉木(Cunninghamia lanceolata)和米槠(Castanopsis carlesii)鲜叶及凋落叶浸提得到的可溶性有机物(dissolved organic matter, DOM)组成和化学性质差异对土壤CO₂排放的影响。结果表明: 添加不同来源的DOM后, 土壤CO₂瞬时排放速率在培养第1天内均显著高于对照(添加去离子水) (p < 0.05), 分别比对照增加了91.5% (添加杉木鲜叶DOM)、12.8% (添加米槠鲜叶DOM)、61.0% (添加杉木凋落叶DOM)和113.3% (添加米槠凋落叶DOM), 但培养5天后, 分别下降到对照的24.1%、8.3%、14.6%和13.2%, 随后逐渐趋于平稳。单次添加外源DOM到土壤中, 引起土壤CO₂排放速率增加的强度较大, 但持续时间短暂。培养31天时, 添加不同来源的DOM均对土壤CO₂累积排放量具有显著影响(p < 0.05), 而在培养59天时, 添加杉木鲜叶和凋落叶DOM的土壤CO₂累积排放量均显著高于添加米槠鲜叶和凋落叶DOM的土壤CO₂累积排放量, 但添加相同树种鲜叶与凋落叶DOM的土壤CO₂累积排放量之间差异不显著。培养结束后, 添加杉木鲜叶DOM和杉木凋落叶DOM后增加的土壤碳排放量, 分别是外源添加可溶性有机碳量的1.76倍和2.56倍, 而添加米槠鲜叶DOM和米槠凋落叶DOM后增加的土壤碳排放量只占外源添加可溶性有机碳量的22.5%和50.0%, 表明单次添加不同来源的DOM对土壤总有机碳库的影响是不一致的。     

美国南卡罗来纳州森林湿地十种典型植物凋落叶的分解特征

凋落叶分解是控制森林湿地物质循环的重要生态过程,是全球C、N等元素循环的重要一部分。以美国南卡罗来纳州10种典型植物的凋落叶为研究对象,通过2a的分解实验测定分解阶段凋落叶的生物量残留率、分解速率常数k和C、N残留百分比,探讨初始凋落叶化学性质对分解速率常数k的影响。结果表明:(1)十种凋落叶生物量在两年内降解至初始的14.5%—66.2%,种间差异可达4倍以上;分解速率常数k在0.26—1.64a~(-1)之间,针叶分解速率阔叶分解速率;(2)分解速率常数k与初始凋落叶酸溶性组分(AS)极显著正相关(P0.001),与初始C含量、酸不溶组分(AIF)和AIF/N比均显著负相关(P0.05);(3)凋落叶C残留百分比持续下降至10.2%—66.1%,而N残留百分比因物种与分解阶段不同呈现不同变化规律。结果表明,森林湿地中凋落叶初始C组分差异是其分解速率的种间极大差异的主要原因,评估森林湿地的C、N循环应充分考虑种间差异。     

桂西北喀斯特森林植物-凋落物-土壤生态化学计量特征

探明我国西南喀斯特生态脆弱区植被恢复重建背景下, 森林植物、凋落物与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征有助于深入地认识喀斯特森林生态系统养分循环规律和系统稳定机制。该文选取桂西北典型喀斯特地区域3个原生林群落和3个自然恢复28年的次生林群落, 研究其“植物-凋落物-土壤”连续体的C、N、P化学计量学特征及其内在关联。结果表明: 1)圆果化香树(Platycarya longipes)、伞花木(Eurycorymbus cavaleriei)和青檀(Pteroceltis tatarinowii)以及圆叶乌桕(Sapium rotundifolium)、八角枫(Alangium chinense)和黄荆(Vitex negundo) 6种植物的C、N、P平均含量分别为427.5、21.2、1.2 mg·g^-1; 凋落物C、N、P平均含量分别为396.2、12.7、0.9 mg·g^-1, 而表层土壤(0-10 cm) C、N、P平均含量分别为92.0、6.35和1.5 mg·g^-1。2)原生林N再吸收率(平均值为42.7%)高于次生林(平均值为36.5%), P再吸收率(20.4%)显著低于次生林(32.3%) (p < 0.05); 6个森林群落N的再吸收率均大于P的再吸收率。3)不同群落凋落物的C:N值差异不显著, 原生林植物的C:N值小于次生林、土壤C:N显著大于次生林; 原生林土壤C:P与次生林无显著差异, 植物与凋落物C:P小于次生林; 原生林凋落物与土壤N:P值小于次生林, 植物N:P比平均值均为17.4。4)研究区典型森林群落植物中N和P含量呈显著的正相关关系, 植物C:N与N:P、C:P与N:P比值均无明显相关关系; 经过对数变换后的土壤C:N与N:P呈显著负相关关系, 凋落物的C:P与N:P值呈极显著正相关关系。研究结果可为我国西南典型喀斯特脆弱生态区的生态功能恢复与植被重建提供科学依据。