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...     

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...     

高寒森林溪流对凋落叶分解过程中木质素降解的影响

溪流广泛分布于高寒森林地表, 凋落于其中的林木凋落物的分解是整个森林生态系统物质循环的重要环节, 水体流动过程中的冲刷和淋洗作用及其他独特的环境条件可能显著影响凋落物中木质素的降解。该研究采用凋落袋法对比研究了岷江上游高寒森林4种典型且初始质量差异显著的凋落叶, 即康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana), 在不同生境(林下、溪流和河岸带)下分解过程中木质素残留质量和浓度(质量百分率)的动态变化特征。经过两年的分解, 发现溪流显著促进了凋落叶中木质素的降解; 同一物种凋落叶在不同生境下木质素残留质量差异显著(p < 0.05), 整体表现为溪流<河岸带<林下; 在凋落叶分解的初期木质素有明显的降解, 其浓度表现为先降低后升高, 但不同物种之间存在显著(p < 0.05)的差异; 在整个分解过程中, 木质素残留质量总体呈现出了降低的趋势。此外, 生境类型、分解时期和区域性环境因子(温度、pH值和营养元素的有效性)能显著影响木质素的降解率。这些结果表明, 传统上认为木质素在凋落叶分解初期相对稳定的观点可能并不准确, 其浓度很可能是先下降后升高, 这也与有关木质素动态的最新研究结果相一致。另一方面, 在不同分解时期和不同生境下, 凋落叶木质素降解率表现出了显著差异, 表明区域性环境因子在凋落叶分解和木质素降解过程中具有重要的作用。     

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。     

森林叶凋落物混合分解的研究I.缩微实验

采用缩微实验法,初步系统研究了杉木叶凋落物分别与火力楠、红栲和木荷３个阔叶树种之一的叶落物两两混合分解的动态变化,以探明凋落物混合分解过程中可能存在的相互作用。结果表明,杉木叶凋落物与３种阔叶树种叶凋落物两两混合分解时所表现出不同的相互作用形式：杉木与木荷表现出抑制作用,杉木与红栲或火力楠表现为较弱的促进作用。     

底栖分解类群对金佛山森林溪流凋落物混合分解的影响

凋落物分解对于维持源头溪流生态系统碳和养分平衡有重要意义。以亚热带典型源头溪流金佛山溪流为代表,选取3种河岸带常见凋落叶为分解对象,设计3个单种和4个混合物种的凋落物组合,在原位放置3种孔径的分解袋（0.05mm、0.25mm和2mm）,探讨混合凋落物的性状与底栖分解类群对叶片质量损失和混合效应的影响。结果表明：（1）微生物在凋落物分解过程中相对贡献均大于50%,小型和大型底栖动物进一步加速了凋落物的分解过程。（2）单种凋落物分解速率存在显著差异：八角枫（Alangium chinense,质量损失率为53.05%）>缺萼枫香（Liquidambar acalycina,30.00%）>薄叶润楠（Machilus leptophylla,12.63%）。（3）混合凋落物中仅微生物参与的处理均表现为负的非加和效应,其中八角枫+缺萼枫香、八角枫+薄叶润楠、八角枫+缺萼枫香+薄叶润楠三个处理的效应显著;小型底栖动物加入后均表现为正的非加和效应,但不显著;在微生物、小型和大型底栖动物的共同作用下,缺萼枫香+薄叶润楠和八角枫+缺萼枫香+薄叶润楠的两个处理的正的非加和效应显著。亚热带源头溪流中凋落物分解功能与河岸植物和分解者类群的复杂性密切相关。     

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。     

UV-B辐射对杉木凋落叶分解的影响

采用分解袋法对自然和UV-B辐射滤减环境下的杉木凋落叶进行分解试验.结果表明:与对照相比,UV-B辐射滤减处理使杉木凋落叶的分解速率降低了69.6%(P<0.001),凋落叶中氮、磷和木质素的相对含量分别增加150%、83.3%和13.8%,抑制了钾和碳的释放.木质素光降解在杉木凋落叶分解过程中的作用不明显.UV-B辐射可以加快杉木凋落叶的分解,促进氮、磷、钾和碳的释放,以及杉木林凋落物层的营养周转速度,增加地表的碳通量,对杉木林的碳源或碳汇功能具有潜在的影响.     

亚热带3种树种凋落叶厚度对其分解速率及酶活性的影响

对中国亚热带树种杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、银杏(Ginkgo biloba)3个树种在不同凋落物厚度下凋落物分解速率和分解酶活性进行了探究.利用分解网袋法,根据浙江省的平均酸雨水平,在酸雨(pH4.0)条件下设置了凋落物40g、凋落物20g、凋落物10g 3个梯度.结果表明:凋落物分解速率随厚度的增加呈加快的趋势,杉木凋落物10、20、40g的年分解系数K分别为0.24、0.27、0.34,香樟凋落物10、20、40g的年分解系数K分别为0.25、0.3、0.32,银杏凋落物10、20、40g的年分解系数K分别为0.42、0.5、0.58;脲酶活性表现为:凋落叶40g＞凋落叶20g＞凋落叶10g,纤维素酶活性表现为:凋落叶40g、凋落叶20g＞凋落叶10g,蔗糖酶活性表现为:后期凋落叶40g＞凋落叶20g＞凋落叶10g,凋落物分解过程是多种酶共同作用的结果.     

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。     

模拟雪被变化对水曲柳和兴安落叶松凋落叶分解的影响

气候变化引起的雪被变化会深刻地影响森林凋落物的分解过程.本研究采用人工控雪处理(对照、增雪、除雪)模拟研究雪被变化对两种温带树种——水曲柳和兴安落叶松凋落叶分解动态的影响. 为期一年的分解试验表明: 不同控雪处理下水曲柳和落叶松的凋落叶年分解率的变化范围分别为51.3%～57.4%和21.7%～31.4%;两者的分解系数(k)变化范围分别为0.048～0.057和0.022～0.030,其中增雪处理的k值最大、除雪处理的k值最小.与对照相比,增雪处理下水曲柳凋落叶50%和95%分解的时间分别缩短了1.1月和4.2月,落叶松则分别缩短了3.7月和15.5月;相反,除雪处理下相应的分解时间分别延长了1.8月和6.4月(水曲柳)及5.0月和21.1月(落叶松).此外,凋落叶分解率与树种、雪深、分解时间、土壤温度等密切相关,但其主要影响因子随分解阶段而异,表现为雪被期主要受土壤温度影响,而随后的无雪期主要受凋落叶初始质量的影响.本研究突显了雪被变化对凋落叶分解有显著的瞬时效应和延迟效应.     

Similar breakdown rates and benthic macroinvertebrate assemblages on native and Eucalyptus globulus leaf litter in Californian streams

1. Eucalyptus globulus, a tree species planted worldwide in many riparian zones, has been reported to affect benthic macroinvertebrates negatively. Although there is no consensus about the effects of Eucalyptus on aquatic macrobenthos, its removal is sometimes proposed as a means of ecological restoration. 2. We combined the sampling of macroinvertebrates with measurement of the colonisation of leaf packs in mesh bags, to examine the effects of riparian Eucalyptus and its litter on benthic macroinvertebrates in three small streams in California, U.S.A. Each stream included one reach bordered by Eucalyptus (E‐site) and a second bordered by native vegetation (N‐site). 3. The macrobenthos was sampled and two sets of litter bags were deployed at each site: one set with Eucalyptus litter (Euc‐bags) and one with mixed native tree litter (Nat‐bags) containing Quercus, Umbellularia, Acer and Alnus. Bags were exposed for 28, 56 and 90 days and this experiment was repeated in the autumn, winter and spring to account for effects of changing stream flow and insect phenology. 4. Litter input (average dry mass: 950 g m^?2 year^?1 in E‐sites versus 669 g m^?2 year^?1 in N‐sites) was similar, although in‐stream litter composition differed between E‐ and N‐sites. Litter broke down at similar rates in Euc‐bags and Nat‐bags (0.0193 day^?1 versus 0.0134 day^?1), perhaps reflecting the refractory nature of some of the leaves of the native trees (Quercus agrifolia). 5. Summary metrics for macroinvertebrates (taxon richness, Shannon diversity, pollution tolerance index) did not differ significantly between the E and N sites, or between Euc‐bags and Nat‐bags. No effect of exposure time or site was detected by ordination of the taxa sampled. However, distinct seasonal ordination clusters were observed in winter, spring and autumn, and one of the three streams formed a separate cluster. 6. The presence of Eucalyptus was less important in explaining the taxonomic composition of the macrobenthos than either ‘season’ or ‘stream’. Similarly, these same two factors (but not litter species) also helped explain the variation in leaf breakdown. We conclude that patches of riparian Eucalyptus and its litter have little effect on stream macrobenthos in this region.     

中国东部气候带凋落物分解特征——气候和基质质量的综合影响

凋落物分解是陆地生态系统物质循环和能量转换的主要途径.凋落物分解主要受到基质质量和气候因素多因子的综合影响.目前国内尚缺乏关于凋落物分解同气候因子和基质质量关系的多元统计和综合分析.应用分解袋法,对亚热带8个主要树种的凋落叶沿中国东部气候带5个地点历时2a的分解试验研究表明,年均降水量是影响中国东部凋落叶分解速率的首要气候因子,其次是实际蒸散和年均温度.凋落叶的初始N含量是决定分解快慢的首要基质因子,其次是P含量和Lignin:N比和C:N比.     

Experimental shading alters leaf litter breakdown in streams of contrasting riparian canopy cover

1. Headwater stream ecosystems are primarily heterotrophic, with allochthonous organic matter being the dominant energy. However, sunlight indirectly influences ecosystem structure and functioning, affecting microbial and invertebrate consumers and, ultimately, leaf litter breakdown. We tested the effects of artificial shading on litter breakdown rates in an open‐canopy stream (high ambient light) and a closed‐canopy stream (low ambient light). We further examined the responses of invertebrate shredders and aquatic hyphomycetes to shading to disentangle the underlying effects of light availability on litter breakdown. 2. Litter breakdown was substantially slower for both fast‐decomposing (alder, Alnus glutinosa) and slow‐decomposing (beech, Fagus sylvatica) leaf litters in artificially shaded stream reaches relative to control (no artificial shading) reaches, regardless of stream type (open or closed canopy). 3. Shredder densities were higher on A. glutinosa than on F. sylvatica litter, and shading had a greater effect on reducing shredder densities associated with A. glutinosa than those associated with F. sylvatica litter in both stream types. Fungal biomass was also negatively affected by shading. Results suggest that the effects of light availability on litter breakdown rates are mediated by resource quality and consumer density. 4. Results from feeding experiments, where A. glutinosa litter incubated under ambient light or artificial shade was offered to the shredder Gammarus fossarum, suggest that experimental shading and riparian canopy openness influenced litter palatability interactively. Rates of litter consumption by G. fossarum were decreased by experimental shading in the open‐canopy stream only. 5. The results suggest that even small variations in light availability in streams can mediate substantial within‐stream heterogeneity in litter breakdown. This study provides further evidence that changes in riparian vegetation, and thus light availability, influence organic matter processing in heterotrophic stream ecosystems through multiple trophic levels.