全球环境变化对森林凋落物分解的影响

全球环境变化将对森林生态系统凋落物的分解和养分循环产生直接和间接的多重影响.就全球环境变化如全球变暖、大气CO2浓度升高、UV-B辐射增强、氮沉降等对凋落物分解影响的研究进展进行了综合述评.影响凋落物分解的内部因素为凋落物基质质量,外部因素包括生物因素(微生物和动物)和非生物因素(温度、水分和土壤性质等).全球变暖对凋落物分解的非生物作用有正效应,也有负效应.全球变暖对凋落物化学组成虽然只有轻微的影响,但可以通过影响植被的物种组成来间接改变凋落物的产量、化学性质和分解.全球变暖对凋落物分解生物作用的主要影响是增强土壤微生物活性,从而加速凋落物的分解.CO2浓度上升将增加凋落物产量,并通过影响凋落物质量(提高C/N比、木质素/N比等)和生物环境(微生物的数量和活性)而影响分解过程.UV-B辐射和大气N沉降的增加亦对凋落物分解产生直接和间接的影响,但影响效果尚不很清楚,有待进一步的研究.总起来看,全球环境变化将通过影响凋落物的分解速率而对全球碳循环产生重要影响,但由于气候变化和凋落物分解响应的复杂性以及各因子之间的相互作用,气候变化对凋落物分解的总效应尚需更深入的研究来定量化.     

我国中东部不同气候带成熟林凋落物生产和分解及其与环境因子的关系

在大尺度气候梯度上研究森林凋落物生产分解与气候因子的关系,对于了解森林生态系统碳循环有着重要的作用.在寒温带的黑龙江呼中、温带的吉林长白山、暖温带的北京东灵山、北亚热带的湖北神农架、中亚热带的四川都江堰和浙江古田山,选择典型地带性成熟林,设置72个样地.观测和研究各地点森林凋落物的产量、凋落动态和分解速率,分析三者与环境因子之间的关系,结果表明:不同气候带森林生态系统凋落物年产量为亚热带森林＞暖温带森林＞温带森林＞寒温带森林.随纬度的增加,凋落物产量逐渐减少,凋落物产量与森林类型极显著相关,与年均温显著相关,而与年均降水关系不显著.凋落物生产动态表现为亚热带地区3个类型森林生态系统为双峰型,暖温带、温带、寒温带3个类型森林生态系统为单峰型.凋落物分解速率k表现出了与凋落物产量相似的变化趋势,即随着纬度的增加,分解速率k值逐渐降低,分解速率与年均温极显著相关,与年均降水显著相关.     

降水变化和氮沉降影响森林叶根凋落物分解研究进展

全球环境变化通过改变凋落物质量和产量、土壤生物以及非生物因子调控森林凋落物分解，从而对森林生态系统物质和能量循环产生重要的影响。就森林凋落物分解对当前我国面临降水格局变化和大气氮沉降增加的响应进行了回顾和系统的分析，发现降水格局改变如降水减少可能降低凋落物质量从而减缓凋落物分解，而氮沉降增加通常提高凋落物质量从而促进凋落物分解（间接效应）；降水格局改变通过调节土壤含水量和溶解氧含量进而影响微生物参与的分解过程，或通过改变可溶性组分的淋溶量来影响凋落物分解的物理过程，而氮沉降增加主要通过提高外源氮素的有效性从而促进或抑制微生物参与的分解过程（直接效应）。现有研究大多是基于地上凋落物（例如叶凋落物）来理解和量化森林凋落物分解速率与环境因子之间的关系。但目前对降水格局变化及其与大气氮沉降增加的交互作用如何影响森林地上和地下凋落物分解，以及潜在的微生物学机制仍然缺乏统一和清晰的认识。从土壤性质、凋落物质量、微生物群落结构和功能3个方面构建了环境变化对森林地上和地下凋落物分解的概念框架，并进一步阐述未来研究的重点方向：（1）亟需查明地上和地下凋落物分解的驱动机制；（2）探明降水格局变化和氮添加单因子及两因子交互作用对凋落物分解和养分释放的影响及其生物化学调控机理；（3）阐明微生物群落结构和功能对降水格局变化和氮添加单因子及两因子交互的响应机制。以期为深入探讨全球环境变化对森林凋落物分解的影响，以及环境胁迫下森林土壤"碳库"维持机制的解释提供科学依据。     

氮、磷养分有效性对森林凋落物分解的影响研究进展

通过对相关研究文献的综述结果表明,氮(N)和磷(P)是构成蛋白质和遗传物质的两种重要组成元素,限制森林生产力和其他生态系统过程,对凋落物分解产生深刻影响。大量的凋落物分解试验发现在土壤N有效性较低的温带和北方森林,凋落物分解速率常与底物初始N浓度、木质素/N比等有很好的相关关系,也受外源N输入的影响;而在土壤高度风化的热带亚热带森林生态系统中,P可能是比N更为重要的分解限制因子。然而控制试验表明,N、P添加对凋落物分解速率的影响并不一致,既有促进效应也有抑制效应。为了深入揭示N、P养分有效性对凋落物分解的调控机制,"底物的C、N化学计量学"假说、"微生物的N开采"假说以及养分平衡的理论都常被用于解释凋落物分解速率的变化。由于微生物分解者具有较为稳定的C、N、P等养分需求比例,在不同的养分供应的周围环境中会体现出不同的活性,某种最缺乏的养分可能就是分解的最重要限制因子。未来的凋落物分解研究,应延长实验时间、加强室内和野外不同条件下的N、P等养分添加控制试验,探讨驱动分解进程的微生物群落结构和酶活性的变化。     

根系在凋落物层中的生长及其对凋落物分解的影响

凋落物分解是生态系统养分循环的重要过程, 直接影响着生态系统功能。植物根系作为重要的生物因子调控着凋落物分解过程, 然而这一重要作用却在凋落物分解的研究中长期被忽视。凋落物中下层养分充足、保水能力强, 为根系生长提供了良好环境; 同时, 生长进入凋落物层的根系通过激发效应、共生真菌、N吸收等方式对分解过程产生了重要影响。该文针对根系生长及其影响因素、根系对凋落物分解的影响及其内在机制等关键方面进行了综述, 并提出了根系生长与凋落物分解之间关系的概念模型, 以期引起大家对这个领域的关注, 并为根系与凋落物分解之间关系的研究提供良好的借鉴。     

森林凋落物动态及其对全球变暖的响应

综述了森林凋落物研究的进展,森林凋落物动态的研究随研究方法的改进而不断深化。制约凋落物分解速率的因素有内在因素即凋落物自身的化学物理性质和外在因素即凋落物分解过程发生的外部环境条件,如参与分解的异养微生物和土壤动物群落的种类、数量、活性（生物类因素）和气候、土壤、大气成分等（非生物类因素）。讨论了全球变暖可能引起的凋落物量和凋落物分解的变化。气温上升可能引发植被分布、物候特征和制约凋落物分解因素的改变,影响森林凋落物动态,最终影响森林生态系统物质循环的功能。     

土壤动物对川西亚高山和高山森林凋落叶第一年不同分解时期N和P元素动态的影响

土壤动物对高寒森林凋落物养分元素动态具有重要影响, 但这种影响受控于凋落物质量及环境条件。为了解土壤动物对高寒森林凋落物不同分解时期凋落物中N和P元素动态的影响, 采用凋落物分解袋的方法, 于凋落物第一年分解的不同时期, 即冻结前期、冻结期、融化期、生长季节初期、生长季节中期和生长季节末期, 研究了3.00和0.04 mm孔径凋落物袋中川西亚高山和高山森林的代表性植物——康定柳(Salix paraplesia)、方枝柏(Sabina saltuaria)、红桦(Betula albosinensis)和岷江冷杉(Abies fargesii var. faxoniana)凋落物中的N和P元素动态特征。结果表明: 康定柳和红桦凋落物中的N元素呈现出释放—富集—释放的模式, 方枝柏、岷江冷杉凋落物中的N元素则表现为释放—富集模式; 凋落物P元素总体表现为释放模式, 但4种植物凋落物均在生长季节中期具有明显的富集过程; 从凋落物分解的第一年来看, 土壤动物明显促进了4种植物凋落物N的释放, 而抑制了P的释放; 不同时期土壤动物对凋落物中N和P释放量的影响存在显著差异, 且分别与正积温呈极显著正相关和极显著负相关关系; 相对于阔叶植物凋落物, 土壤动物对针叶植物凋落物中N和P元素动态的影响更为显著。这些结果为深入了解高寒森林生态系统土壤动物与凋落物分解等物质循环过程的相互联系具有重要意义。     

氮沉降对森林凋落物分解的影响

氮沉降增加作为全球变化的重要现象之一,已经并将继续对森林凋落物分解产生影响.综述了国内外氮沉降对森林凋落物分解影响及其机理的研究现状.氮沉降对凋落物分解的影响可分为直接影响和间接影响.氮沉降通过影响森林地被物组成和凋落物化学成分,间接影响凋落物分解.氮沉降对凋落物分解的直接影响表现为促进、无影响和抑制3种效果.分析了产生以上影响效果的作用机理,介绍了氮沉降对森林凋落物分解影响的研究方法,探讨了目前研究存在的问题,讨论了未来该方面研究的重点和方向.     

季节性冻融期间亚高山森林凋落物的质量变化

凋落物质量是影响凋落物分解的重要生物因子,其在季节性冻融期间的变化可能对亚高山森林生态系统过程产生显著的影响。因此,采用凋落物分解袋法,研究了岷江冷杉(Abies faxoniana)和白桦(Betula platyphylla)凋落物质量在一个季节性冻融期间(2006年10月至2007年4月)的变化。季节性冻融期间,岷江冷杉和白桦凋落物的木质素(L)和纤维素的降解率为全年降解的70%-75%,岷江冷杉和白桦凋落物的C/N、L/N和纤维素/N均显著增加,而纤维素/P均有所降低。岷江冷杉凋落物的C/P和L/P有所增加,但白桦凋落物的C/P和L/P有所降低。可见,季节性冻融期间,亚高山森林凋落物的质量发生了较为显著的变化,其显著影响了亚高山凋落物分解过程。     

森林凋落物的微生物分解

森林凋落物的分解是森林生态系统中物质循环和能量流动的一个重要环节,而微生物在这一过程中起着重要作用。本文系统介绍了森林凋落物微生物分解的过程及其生态学意义,并从参与凋落物分解的微生物多样性、凋落物分解过程中的微生物数量动态及群落演替、影响微生物分解的因素及微生物分解酶学等方面综述了森林凋落物的微生物分解研究概况,探讨了未来研究的方向。     

湿地枯落物分解及其对全球变化的响应

综述了当前湿地枯落物分解及其对全球变化响应的研究动态。湿地枯落物分解研究已随研究方法的改进而不断深化;当前湿地枯落物分解过程研究主要集中在有机质组分和元素含量变化特征的探讨上;湿地枯落物分解同时受生物因素（即枯落物性质以及参与分解的异养微生物和土壤动物的种类、数量和活性等）和非生物因素（即枯落物分解过程的外部环境条件,包括气候条件、水分条件、酸碱度与盐分条件以及湿地沉积的行为与特征等）的制约;模型已成为湿地枯落物分解研究的重要手段,对其研究也在不断深化。还讨论了湿地枯落物分解对于全球变化的响应,指出全球变暖、大气CO2浓度上升、干湿沉降及其化学组成改变可能对枯落物分解产生的直接、间接和综合影响。最后,指出了当前该领域研究尚存在的问题以及今后亟需加强的几个研究方面。     

Review of mixed forest litter decomposition researches

The litter plays an important role in forest ecosystems. Decomposition of mixed leaf litters has recently become an active research area because it mimics the natural state of leaf litters in most of forests. Many studies reported effects of mixing litters on their decomposition, ranging from positive, negative to neutral. In this paper decomposition mechanisms of mixed litters concluded by researchers were summarized. Firstly, plant litter quality had been recognized as an important factor to affect decomposition rate. Some studies showed a positive significant correlation between initial N, P concentration and non-additive effect in litter mixture decomposition. Secondly, it has been suggested that litter mixture could increase abundance and diversity of fauna and microbial decomposers, especially fungi. Thirdly, compared with single litter decomposition, the nutrient exchange between different litter species is often considered as one of main non-additive effects observed in litter mixture. Some results showed that the active transport of nutrients by fungal hyphae derived positive effect on the decomposition of litter mixture. The multiple factors such as, leaf litter species, investigation method and plot, were also analyzed. In conclusion, it is necessary to enhance a further research on factors in mixed litter decomposition and an interaction between various factors due to the complex relationship. We are looking forward to using these theories of mixed litter decomposition to direct practical forest management.     

Review of mixed forest litter decomposition researches

The litter plays an important role in forest ecosystems. Decomposition of mixed leaf litters has recently become an active research area because it mimics the natural state of leaf litters in most of forests. Many studies reported effects of mixing litters on their decomposition, ranging from positive, negative to neutral. In this paper decomposition mechanisms of mixed litters concluded by researchers were summarized. Firstly, plant litter quality had been recognized as an important factor to affect decomposition rate. Some studies showed a positive significant correlation between initial N, P concentration and non-additive effect in litter mixture decomposition. Secondly, it has been suggested that litter mixture could increase abundance and diversity of fauna and microbial decomposers, especially fungi. Thirdly, compared with single litter decomposition, the nutrient exchange between different litter species is often considered as one of main non-additive effects observed in litter mixture. Some results showed that the active transport of nutrients by fungal hyphae derived positive effect on the decomposition of litter mixture. The multiple factors such as, leaf litter species, investigation method and plot, were also analyzed. In conclusion, it is necessary to enhance a further research on factors in mixed litter decomposition and an interaction between various factors due to the complex relationship. We are looking forward to using these theories of mixed litter decomposition to direct practical forest management.     

Changes in the ratio of twig to foliage in litterfall with species composition, and consequences for decomposition across a long term chronosequence

In the past two centuries, anthropogenic fire suppression has affected many biomes, including boreal forests. Absence of fire in the boreal zone is often linked to declining soil fertility and increased carbon sequestration in the humus through changes in NPP and litter decomposition. We studied tree litterfall and litter decomposition for thirty lake islands in the boreal forested zone of Sweden, which differ naturally in fire regime: larger islands have burned far more frequently than smaller ones because they are intercepted more often by lightning. We used litter trays to show that the ratio of twig to foliar litterfall for Picea abies with prolonged absence of fire is largely responsible for the concomitant increased twig proportion in the total litterfall. We hypothesised that the increased twig proportion in the litterfall with time since fire would affect overall decomposition by reducing net litter quality and through impairing decomposition of associated foliar litters. We established a litter decomposition mesocosm experiment based on litter from the three main tree species found on the islands. From each of the thirty islands, we prepared a set of litterbags comprising three mixtures (all foliar litters combined, all twig litters combined, and all twig and foliar litters combined), plus monotypes (i.e. each of the separate foliage and twig litters for each species). Unlike most studies, we used the natural litterfall proportions in the mixtures. We found a (negative) effect of time since wildfire on decomposition rate for only the foliage‐twig mixtures, although twig litter did not inhibit the decomposition of foliar litter within these mixtures. The reduced decomposition rate in the foliage‐twig mixture from the small islands was therefore due to the increased proportion of twigs in the mixtures from these islands. Our results suggest that, with prolonged absence of fire, the increase of twig proportion in the foliage‐twig litterfall for P. abies combined with the shift to canopy dominance by P. abies may be important in contributing to reduced decomposition rates in boreal forest soils.     

茂兰喀斯特森林退化区凋落物的分解动态

为了解亚热带气候型的茂兰喀斯特森林退化区次生林和灌木林的凋落物分解动态过程,该研究采用分解袋法,对茂兰喀斯特森林退化区不同类型的凋落物在不同坡位的分解状况进行了为期18个月的观测,并通过分析凋落物分解时的失重量和失重率的动态变化,比较了次生林和灌木林的凋落叶的失重率变化,探讨了不同坡位对凋落物分解的影响。结果表明:各种类型凋落物的分解速率和失重率在退化区内存在明显的差异,落叶>常绿叶>枯枝(P<0.05),三种凋落物整体变化趋势在分解过程中大致相同,它们在早期都快速分解,中期分解变慢,后期开始加速;落叶在次生林与灌木林中的前期分解速率基本同步,后期为灌木林落叶>次生林落叶,而常绿叶在灌木林与次生林中的分解速率则表现为基本同步;利用回归方程对凋落叶分解50%和95%所需时间进行估测,得出落叶和常绿叶在灌木林中分解50%和95%所需时间少于次生林的;在不同坡位,三种凋落物分解速率的总体趋势为中坡>上坡;三种凋落物的C含量波动性较大,但总体变化趋势是随分解时间的增加而减少,随着分解时间增加,N含量增加,而C/N比则降低。     

栲-木荷林凋落叶混合分解对土壤有机碳的影响

用网袋法在20℃条件下将润楠、栲、木荷凋落叶及其混合物(润楠+栲、润楠+木荷、栲+木荷、润楠+栲+木荷)进行室内培养,测定在培养第14、42和84天时凋落叶残留率及其培养下土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC),研究其相关性。结果表明:培养到14d,润楠+栲、栲+木荷、润楠+栲+木荷混合凋落叶显著提高了土壤TOC;润楠、栲、木荷、润楠+栲凋落叶显著抑制了土壤DOC;润楠+栲+木荷凋落叶显著增加了土壤MBC,润楠+栲和润楠+木荷凋落叶显著降低了土壤MBC。在培养到42d,仅润楠+木荷、栲+木荷混合凋落叶显著提高了土壤TOC和DOC;仅润楠+栲、润楠+木荷和润楠凋落叶显著减少了土壤MBC。在培养到84天,所有凋落叶都对土壤TOC与DOC无显著影响,栲+木荷、润楠+栲+木荷、木荷、润楠+栲凋落叶显著增加了土壤MBC,栲凋落叶显著减少了土壤MBC;凋落叶分解快慢为栲+木荷>木荷>润楠+栲+木荷>润楠+栲>栲>润楠+木荷>润楠。凋落叶分解率和土壤TOC、DOC及MBC在不同培养时期,具有不同的相关性。结果显示,凋落叶种类和混合对凋落叶分解以及对土壤TOC、DOC和MBC的影响效应包括促进、抑制和无显著影响,这种效应与凋落叶的质量及其分解过程中的养分释放有关。     

Factors influencing leaf litter decomposition: an intersite decomposition experiment across China

The Long-Term Intersite Decomposition Experiment in China (hereafter referred to as LTIDE-China) was established in 2002 to study how substrate quality and macroclimate factors affect leaf litter decomposition. The LTIDE-China includes a wide variety of natural and managed ecosystems, consisting of 12 forest types (eight regional broadleaf forests, three needle-leaf plantations and one broadleaf plantation) at eight locations across China. Samples of mixed leaf litter from the south subtropical evergreen broadleaf forest in Dinghushan (referred to as the DHS sample) were translocated to all 12 forest types. The leaf litter from each of other 11 forest types was placed in its original forest to enable comparison of decomposition rates of DHS and local litters. The experiment lasted for 30 months, involving collection of litterbags from each site every 3 months. Our results show that annual decomposition rate-constants, as represented by regression fitted k-values, ranged from 0.169 to 1.454/year. Climatic factors control the decomposition rate, in which mean annual temperature and annual actual evapotranspiration are dominant and mean annual precipitation is subordinate. Initial C/N and N/P ratios were demonstrated to be important factors of regulating litter decomposition rate. Decomposition process may apparently be divided into two phases controlled by different factors. In our study, 0.75 years is believed to be the dividing line of the two phases. The fact that decomposition rates of DHS litters were slower than those of local litters may have been resulted from the acclimation of local decomposer communities to extraneous substrate.     

森林凋落物分解重要影响因子及其研究进展

当前 ,森林凋落物分解被放在陆地生态系统碳平衡背景下进行研究 ,认识凋落物分解过程的影响因素和影响机理对理解地表碳平衡具有重要意义。凋落物在分解过程中 ,伴随有养分含量的变化 ,低品质凋落物在分解前期 (可达 2～ 3年 )会从环境中固定养分 ,特别是氮磷养分 ,而在后期则会释放出养分。凋落物本身的养分含量是影响分解速率的重要因素 ,高养分含量的凋落物分解快些 ,阔叶凋落物比针叶凋落物分解快些。有资料显示 ,在总分解率为2 9 4 %的构成中 ,理化因素、微生物因素与土壤动物因素对凋落物分解的贡献率分别为 7 2 %、8 0 %和 14 2 %。不同类型凋落物在分解过程中的土壤动物类群也不同 ,它也是造成凋落物分解速率不同的关键因素 ,通常阔叶树种凋落物分解过程中 ,会有更多的微节肢动物出现。CO2浓度升高将造成植物有机质含碳量与其它养分的比值升高 ,形成低品质的凋落物 ,从而间接影响凋落物分解速率 ,一般认为 ,全球CO2 浓度升高会加强土壤作为碳汇的功能。     

全球气候变暖对凋落物分解的影响

凋落物分解作为生态系统核心过程,参与生态系统碳的周转与循环,影响生态系统碳的收支平衡,调控生态系统对全球气候变暖的反馈结果。全球气候变暖通过环境因素、凋落物数量和质量以及分解者3个方面,直接或间接地作用于凋落物分解过程,并进一步影响土壤养分周转和碳库动态。气候变暖可通过升高温度和改变实际蒸散量等环境因素直接作用于凋落物分解。气候变暖可引起植物物种短期内碳、氮和木质素等化学性质的改变以及群落中物种组成的长期变化从而改变凋落物质量。在凋落物分解过程中,土壤分解者亚系统作为主要生命组分(土壤动物和微生物)彼此相互作用、相互协调共同参与调节凋落物的分解过程。凋落物分解可以通过改变土壤微生物量、微生物活动和群落结构来加快微生物养分的固定或矿化,以形成新的养分利用模式来改变土壤有机质从而对气候变化做出响应。未来凋落物分解的研究方向应基于大尺度跨区域分解实验和长期实验,关注多个因子交互影响下,分解过程中碳、氮养分释放、地上/地下凋落物分解生物学过程与联系、分解者亚系统营养级联效应等方面。