滇中常绿阔叶林凋落物养分释放及生态化学计量特征对模拟N沉降的响应

为研究N沉降下凋落物养分释放及生态化学计量特征,以滇中磨盘山常绿阔叶林为研究对象,利用尼龙网袋法布设凋落物(凋落叶、凋落枝)原位分解试验,设置不同施N处理:对照(CK,0 g N·m^-2·a^-1)、低氮(LN,5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(MN,15 g N·m^-2·a^-1)和高氮(HN,30 g N·m^-2·a^-1)。结果表明: 模拟N沉降1年后,凋落叶、凋落枝和土壤的C、N含量均表现为随着N沉降量的增加而逐渐升高,增幅分别为0.3%～8.2%、4.9%～69.0%;C/N则表现为随着N沉降量的增加逐渐降低,降幅为0.8%～37.8%;凋落枝P含量、C/P、N/P在各处理下差异均不显著。处理时间与施N水平均显著影响凋落叶、凋落枝及土壤的N、P含量及C/N、C/P、N/P;1年分解过程中,凋落物C、N、P残留率依次呈释放、淋溶-富集-释放、淋溶-富集的模式,外源N显著抑制了凋落物C、N、P释放过程;土壤C、P含量与凋落物N、P含量呈显著正相关,土壤N含量与凋落物C、N含量呈显著正相关。N沉降下常绿阔叶林凋落物与土壤生态化学计量具有显著相关性,研究滇中常绿阔叶林凋落物分解和生态化学计量特征有助于了解森林生态系统凋落物分解过程对N沉降的响应机理。     

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。     

黄土丘陵区人工林刺槐和油松凋落叶在不同降雨时期的分解特征

凋落物分解是维持生态系统养分循环和能量流动的关键过程,但在雨热同期的黄土丘陵区,不同降雨时期凋落物基质质量动态对该区不同树种凋落物分解速率的影响还不清楚。采用凋落物分解袋法,基于野外原位分解实验分析黄土丘陵区主要人工林刺槐（Robinia pseudoacacia Linn.）和油松（Pinus tabulaeformis Carr.）凋落叶在不同降雨时期的分解特征和分解过程中凋落叶基质质量的变化与分解速率之间的关系。研究结果发现：（1）经过391 d的分解,刺槐凋落叶的平均质量损失速率为（51.0±8.44）mg/d,显著地高于油松凋落叶（36.7±4.83）mg/d;雨季期间两树种凋落叶的质量损失速率均显著地高于旱季,其中夏季多雨期间凋落叶的质量损失速率最高,冬季微量降雨期间质量损失速率最低。（2）在整个分解过程中两树种凋落叶C和N含量都表现为净释放且主要发生在雨季,P含量表现为释放与富集交替进行;刺槐凋落叶C/N比、C/P比和N/P比呈波动的趋势,油松凋落叶C/N比则显著地增加且在夏季多雨期出现峰值,C/P比呈波动的状态,N/P比变化较小。（3）不同降雨时期刺槐凋落叶的质量损失速率与凋落叶P含量动态显著正相关,与C含量、C/P比和N/P比动态显著负相关。油松凋落叶质量损失速率与C/N比动态显著正相关,与C、N含量动态显著负相关,与N/P比动态呈负二次函数的关系。这些结果说明黄土丘陵区刺槐和油松凋落叶在不同降雨时期分解速率之间的差异显著且两树种凋落叶的分解都集中在雨季期间;此外凋落叶分解主要受到凋落叶N含量和N/P比动态变化的制约,与刺槐凋落叶相比,N含量与N/P比对油松凋落叶的限制作用更强。     

科尔沁沙地植物成熟叶片性状与叶凋落物分解的关系

采用室内培养的方法,对科尔沁沙质草地20个主要植物种(10个单子叶植物种和10个双子叶植物种)叶凋落物的CO2释放量和释放速率进行比较,同时测定了20种植物成熟叶片的热值、镁浓度、磷浓度、氮浓度、钾浓度、碳浓度、碳氮比、氮磷比、比叶面积、干物质含量以及叶面积等11项叶片性状,分析20种植物叶凋落物的CO2释放量和释放速率与11项叶片性状的相关关系.结果表明, 20种植物的叶片性状在物种间变异范围很大,大多数指标的最大值和最小值的差异在3倍以上,而个别指标如叶镁浓度差异更大,接近9倍之多.由于本项研究中的20种植物均来自于同一样地,因此认为20种植物的自身性状和遗传特性决定了其叶片性状的变异.20种植物叶凋落物培养28d的CO2释放量平均值为(4121±1713)μg kg-1,释放量最大的是尖头叶藜(8767±177)μg kg-1干土,释放量最小的是马唐(1669±47)μg kg-1,二者相差5倍以上.但20种植物叶凋落物CO2释放速率表现相同的变化趋势,培养初期凋落物分解迅速,后期分解相对缓慢.比较分析发现,双子叶植物和单子叶植物叶凋落物CO2释放量、CO2释放速率,以及成熟叶片的叶氮浓度、叶碳浓度、叶C/N和叶干物质含量之间差异显著.相关分析揭示,20种植物成熟叶片叶氮浓度、叶碳浓度、叶C/N和叶干物质含量与叶凋落物分解过程中的CO2释放量和释放速率之间呈显著的相关关系,说明可以利用成熟叶片的N浓度、C浓度、C/N以及干物质含量间接的预测叶凋落物的分解速率.     

云南药山自然保护区黄背栎林和巧家五针松林生态化学计量特征

以云南药山自然保护区黄背栎林和巧家五针松林的4块样地为研究对象,旨在揭示这2种森林生态系统营养元素含量状况和土壤养分的供给能力。通过分析4块样地"叶片-凋落物-土壤"C、N、P含量、生态化学计量特征及其相关性,结果表明:(1)不同样地同一组分的C、N含量差异显著,P含量差异不显著,同一样地各组分间C、N含量差异显著,均为叶片凋落物土壤,P含量则为叶片土壤凋落物;(2)不同样地叶片C∶P、N∶P比值和凋落物与土壤C∶N比值差异不显著,其余指标差异均显著。同一样地叶片、凋落物、土壤的C∶N、C∶P、N∶P比值差异显著,均为凋落物叶片土壤;(3)黄背栎林叶片-土壤C含量、C∶P比值和凋落物-叶片N∶P比值呈极显著或显著相关,巧家五针松林凋落物-叶片C、N含量和叶片-土壤P含量、C∶N、N∶P比值呈极显著或显著相关;(4)土壤N元素缺乏是限制植物生长的主要因素,P元素主要源于土壤矿物风化释放,而非生物小循环。     

不同林龄杉木人工林植物-凋落叶-土壤C、N、P化学计量特征及互作关系

以贵州8年、16年、28年生杉木人工林为研究对象,分析植物-凋落叶-土壤的C、N、P化学计量特征及其内在联系,探讨林龄对杉木人工林生态化学计量的影响,为杉木人工林可持续经营提供参考。结果表明:(1)杉木人工林植物-凋落叶-土壤均呈高C低N、P元素格局,两两组分间差异显著(P0.05);成熟叶C/N(38.58)、C/P(376.67)偏低,其养分利用效率较低;与成熟叶相比,凋落叶N、P偏低,C/N、C/P偏高;土壤C/P、N/P偏低,C/N较高,说明土壤P素分解较快而N保存较好,反映了凋落叶分解不利。(2)成熟叶C、P以及根、凋落叶、土壤的C、N、P、C/N、C/P、N/P均受林龄的显著影响;从8年到28年,C、N、P含量在植物体呈先增后减趋势,而在土壤中相反,呈先减后增趋势,但在凋落物中C、P显著减小,且C/P,N/P显著增加,反映杉木林早期对养分需求旺盛,随年龄增大需求减小,凋落物分解受制于P素,加剧中幼期杉木生态系统养分供需矛盾。(3)成熟叶与凋落叶N、C/N、N/P之间显著正相关,凋落叶养分源自成熟叶;成熟叶重吸收率P(0.518—0.645)N(0.292—0.488),即对P的利用效率高于N。凋落叶与土壤C、C/N之间显著负相关,表明土壤C、N来源于凋落叶分解,但凋落叶分解缓慢,导致大量元素滞留于凋落叶,土壤损耗元素得不到补给,两者间养分循环缓慢。土壤与根C、P、C/N、C/P、N/P之间均显著正相关,土壤与成熟叶的C、N、P均不相关,表明土壤养分是杉木生长养分的主要来源,但土壤C、N、P含量对成熟叶C、N、P含量影响不大。     

南亚热带格木和红椎凋落叶及细根分解特征

采用原位分解法对南亚热带格木(Erythrophleum fordii)和红椎(Castanopsis hystrix)人工纯林的凋落叶和细根分解动态及凋落叶和细根分解速率之间的相关关系进行了比较研究。结果显示,格木、红椎人工林凋落叶和细根分解系数分别为0.98a~(-1)、0.88a~(-1)和0.65a~(-1)、0.59a~(-1)。格木、红椎凋落物分解主要受凋落物自身化学性质的影响,而与林分内环境条件的关系不显著。分解初期,凋落叶和细根的质量损失均与氮含量显著正相关(R~2分别为0.525和0.549),与C/N比显著负相关(R~2分别为0.764和0.361);而分解后期,凋落叶和细根的质量损失均与氮含量显著正相关(R~2分别为0.565和0.511),与C/N比、木质素含量、木质素/N比显著负相关(R~2分别为0.482和0.574;0.525和0.519;0.523和0.486)。格木、红椎凋落叶分解速率和细根分解速率表现出明显的正相关性,这主要归因于凋落叶、细根基质质量对凋落叶分解速率和细根分解速率的影响具有明显的相似性。     

鄱阳湖湿地优势植物叶片-凋落物-土壤碳氮磷化学计量特征

2013年11月初在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区,采集芦苇(Phragmites australis)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)、菰(Zizania latifolia(Griseb.))、灰化苔草(Carex cinerascens)、红穗苔草(Carex argyi)和水蓼(Polygonum hydropiper)等6种优势植物新鲜叶片、凋落物及表层0—15cm土壤样品测定了碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,以阐明不同物种、不同生活型间C、N、P化学计量差异,探讨化学计量垂直分异。结果表明:1)C、N、P含量变化范围分别为:叶片380.6—432.2 mg/g,15.3—32.6 mg/g和1.3—2.0 mg/g;凋落物345.4—416.1 mg/g,10.8—20.8 mg/g和1.1—1.7 mg/g;土壤15.0—38.1 mg/g,1.2—3.1 mg/g和0.7—1.1mg/g,不同物种间叶片、凋落物及土壤C、N、P含量差异显著,且叶片C、N、P含量显著高于凋落物与土壤。2)土壤C∶N、C∶P及N∶P值显著低于叶片与凋落物,且土壤C、N、P化学计量关系与凋落物更为密切,凋落物的C∶N、N∶P分别能解释土壤C∶N、N∶P变异的35%、18%。3)挺水植物与湿生植物之间叶片C∶N、N∶P值差异显著,C∶P则差异不显著,凋落物C∶N、C∶P与N∶P均未达到显著性差异。     

杉木人工林凋落物生态化学计量与土壤有效养分对长期模拟氮沉降的响应

凋落物分解的快慢和养分释放的速度决定了生态系统中土壤有效养分的供应。探讨全球变化条件下森林生态系统凋落物与土壤养分的变化规律,有利于深入认识凋落物-土壤相互作用的养分调控因素,从而揭示生态系统C、N、P循环。通过模拟氮沉降增加试验,分4个水平处理,分别为0、60、120、240 kg N hm~(-2)a~(-1)。模拟氮沉降13年后,分析了杉木人工林凋落物中不同组分(落叶、落枝、落果)生态化学计量与土壤有效养分(有效氮、碱解氮、速效磷、速效钾)的关系。结果表明:氮沉降(N1、N2和N3)显著提高了落叶和落枝的N含量,平均增幅分别为35.27%和32.21%;高水平氮沉降(N3)处理显著降低了落叶和落枝的C/N,平均降幅分别为25.95%和22.32%,但N3增加了落枝和落果N/P,平均增幅分别为38.4%和31.7%;氮沉降对凋落物各组分的C、P和C/P均影响不显著。氮沉降处理显著增加了土壤NO_3~--N和NH_4~+-N含量,均表现为N3N2N1N0,其中NO_3~--N含量更容易受氮沉降处理的影响,表现为更大的增幅。N2显著增加0—20 cm土层的碱解氮含量,N1显著降低0—20 cm土层的速效钾,但氮沉降对速效磷含量没有影响。凋落物生态化学计量与土壤有效养分之间的Pearson相关和冗余分析(RDA)表明,凋落物生态化学计量与土壤有效养分之间关系紧密,凋落物P含量(蒙特卡罗检验,P=0.018)和C/P比值(P=0.037)对土壤有效养分影响显著。凋落物中C/N比值、C/P比值与土壤有效养分呈显著负相关,其比值越高越不利于土壤有效养分的累积。     

黄土高原子午岭林区两种天然次生林植物叶片-凋落叶-土壤生态化学计量特征

了解我国黄土高原子午岭林区两种天然林下植物叶片-凋落叶-土壤生态化学计量特征,有助于人们更深入地认识黄土高原子午岭天然次生林生态系统养分循环规律和系统稳定机制。结果表明:(1)辽东栎和白桦两种植物叶片碳、氮、磷平均含量为468.6、17.1、2.1 g/kg;凋落叶碳、氮、磷平均含量为457.3、12.5、1.6 g/kg;土壤碳、氮、磷平均含量分别为17.6、1.4、0.5 g/kg。(2)白桦叶片N、P含量之间II类线性回归斜率大于1(P=0.07),表明白桦叶片建成过程中存在N、P元素按比例投入的依赖。白桦凋落叶N、P含量之间的II类线性回归斜率显著小于1(P0.05),两种天然次生林凋落叶整体N、P含量之间的II类线性回归斜率也显著小于1(P0.05),反映了凋落叶中单位P含量与单位N含量间不存在等速损耗关系。(3)黄土高原子午岭两种天然次生林凋落叶氮含量与土壤氮含量具有显著相关性(P0.01),表明凋落叶分解对土壤氮库有增加作用。相比于凋落叶,植物叶片磷含量与土壤磷含量具有较紧密的关系,表现为高的土壤P含量则植物叶片也具有较高的P含量。黄土高原子午岭林区两种天然次生林下土壤有机质具有较快的矿化作用。(4)辽东栎作为植被演替到顶极群落的优势物种,其凋落叶C∶N值为26.7远低于白桦凋落叶C∶N值44.9(P0.05),有利于微生物对凋落叶的分解。两种天然次生林的植物叶片N∶P均值为7.9714,低于全国和全球尺度的其他研究结果,表明这两种天然次生林主要受N限制。