原始阔叶红松林下红松、蒙古栎混合凋落叶分解特征及相互作用研究

采用凋落物网袋（litter bag）分解法,模拟红松（Pinus koraiensis）(以下用P表示)和蒙古栎（Quercus mongolica）（以下用M表示）在不同演替阶段可能的组成比例(P、M/P1∶3、M/P1∶1、M/P3∶1、M）进行野外分解实验。分析不同比例的两种凋落叶混合的分解特征、相互作用及机理。结果表明：1.从质量损失率来看,与单种凋落叶分解情况相比,蒙古栎和红松凋落叶混合对凋落物分解具有促进作用,其中蒙古栎和红松（M/P）按1∶3混合分解最快,且随着蒙古栎凋落叶在混合比例中的增加,混合分解速率先减小后增大。2.从C、N元素动态看,C素在各处理的凋落叶主要表现为净释放,而N素在各处理中变现比较复杂,在各处理的红松凋落叶中表现为富集,而在各处理蒙古栎凋落叶中则表现为释放。蒙古栎凋落叶可以促进红松凋落叶C元素释放和N元素的富集,降低红松凋落叶的C/N比,促进红松凋落叶的分解。红松凋落叶能促进蒙古栎凋落物C元素释放,但对蒙古栎凋落叶N元素的释放作用不明显,对蒙古栎凋落叶的C/N比影响也并不一致。     

秦岭火地塘林区四种主要树种凋落叶分解速率

利用野外分解袋法对秦岭火地塘林区油松、华山松、华北落叶松、锐齿栎凋落叶的分解速率和养分释放趋势进行研究。结果表明,分解2年后,4种树种凋落叶的干物质残留率在35.6%～58.6%,残留率大小顺序为油松>华山松>华北落叶松>锐齿栎。除油松与华山松凋落叶之间残留率差异不显著外,各树种之间凋落叶分解后的残留率差异显著。在2个试验年度中,4-9月凋落叶分解最快,在其他月份保持较平稳的分解速度,分解前12个月凋落叶失重速度明显大于后12个月,呈明显的季节和阶段性差异。利用Olson模型对凋落叶分解50%和95%所需时间进行估测,结果显示,不同树种所需时间差异显著,其中锐齿栎凋落叶95%被分解所需时间最短,为5.43年,油松最长,为9.87年。凋落叶中N、P元素在分解第1年均表现出富集现象,直至1年后达到一个最高值后,开始释放,C含量则呈现出逐步下降的趋势。导致不同树种凋落叶分解速率及养分释放速率差异主要与不同凋落叶的初始质量和性质有关。     

毛竹凋落叶组成对叶凋落物分解的影响

毛竹混交林具有较高的生产力和较好的生态功能,可能与混合凋落物的养分归还特征有关。本研究采用凋落物分解袋法对不同混合比例毛竹凋落叶分解特征进行了为期1年的研究,共设置5个处理,分别为Ⅰ(毛竹纯叶)、Ⅱ(毛竹、楠木叶比例为8:2);Ⅲ(毛竹、杉木叶比例8:2)、Ⅳ(毛竹、楠木叶比例5:5)和Ⅴ(毛竹、杉木叶比例5:5)。结果表明,不同处理凋落物分解速率符合Olson指数分解模型,R2均高于0.92。5个处理分解系数的排列顺序为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅳ,分别为0.68、0.66、0.58、0.55和0.49。处理Ⅰ和Ⅱ的分解速度显著高于其他处理,说明并非所有类型毛竹混合凋落叶均会促进凋落物分解,只有合适的比例和树种会促进凋落物分解。其中,竹阔混合凋落叶的分解速度高于竹针混合凋落叶的分解速度,竹阔混交可能更有利于竹林持续生产力的维持。N、P、K3种元素养分释放模式不同,N元素表现为净富集与净释放交替出现;P元素在经过4个月的快速富集后,4—5个月有短暂的净释放过程,其后呈富集状态;K元素浓度先升高后降低,在放置的前3个月净释放,随后呈富集状态。竹林凋落叶的养分含量对凋落物养分归还有重要影响,尤其是C/N和P可能作为竹林凋落...     

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。     

杉木与楠木叶凋落物混合分解及其养分动态

采用网袋法研究了杉木和楠木叶凋落物以不同比例的混合分解及其养分动态,结果表明：杉木与楠木叶凋落物混合处理的分解速率和K释放率基本上均大于单独的纯杉木和纯楠木,而N和P释放率则介于单独的纯杉木和纯楠木之间;杉楠混合分解可加快了混合中杉木叶凋落物的分解速率和N、K两元素的释放率,并且随楠木叶比例的增加,促进作用越明显;混合分解对混合处理的分解速率和K元素释放有明显的促进作用,而对N、P元素的释放影响不明显。     

秦岭南坡不同海拔林分凋落叶分解特征

采用野外放置凋落物分解袋法,对秦岭南坡林区不同海拔华山松(Pinus armandii)、油松(P.tabulaeformis)、锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)和华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)凋落叶分解过程中N、P、C、粗脂肪、粗纤维和热值的变化规律进行比较研究.结果表明:(1)处于不同海拔的同一树种新鲜凋落叶的N、P、C、粗脂肪含量及其热值差异不显著(P＞0.05).(2)在一年的分解过程中,凋落叶N、P含量表现出逐渐富集的趋势,其中油松凋落叶N、P富集速度最快,分别达到165.60%和189.94%;凋落叶C、粗脂肪含量和热值、C/N、C/P、粗纤维/N在分解中逐渐下降,粗脂肪释放速率达到50.29%～77.82%.(3)分解一年后,不同海拔同一树种凋落叶N、P、C、C/N、C/P含量仍未表现出显著性差异(P＞0.05),但不同海拔凋落叶粗脂肪分解表现出极显著差异(P＜0.01),其中差距最大的锐齿栎凋落叶低海拔较高海拔粗脂肪释放率高19.38%;不同海拔华北落叶松和锐齿栎凋落叶粗纤维释放速率差异极显著(P＜0.01),而不同海拔油松、华山松凋落叶粗纤维释放无显著差异;处于高低海拔的华北落叶松和锐齿栎凋落叶热值分别为17.12和15.68 kJ·g-1、17.74和13.51 kJ·g-1,表现出极显著差异(P＜0.01),油松、华山松凋落叶表现出显著差异(P＜0.05).研究发现,一年中海拔差异所造成的降水、温度等因素的变化对各树种凋落叶中N、P、C的释放无显著影响,但对凋落叶分解过程中粗脂肪、热值、粗纤维/N的变化影响显著.     

岩溶区和非岩溶区两种优势植物凋落叶分解的比较研究

应用野外分解网袋法对岩溶地区和非岩溶地区两种优势树种桂花和青冈栎凋落叶的分解速率和养分释放规律进行研究。结果表明:分解1年后,凋落叶失重率桂花大于青冈栎,同一物种岩溶区大于非岩溶区。凋落叶各元素浓度随分解时间变化也有一定差异,C含量均表现为初期上升,后下降,最后上升的趋势;N含量前半年呈波动状态,后半年逐渐上升;P含量处波动状态,总体呈上升趋势。N、P含量和凋落叶失重率均表现为极显著正相关,而C:N、C:P、N:P与凋落叶失重率呈极显著负相关(P<0.01),说明凋落叶分解过程中失重率与N、P含量及C:N、C:P、N:P关系密切。凋落叶桂花N、P含量比青冈栎高,分解速率也比较快。     

中亚热带主要树种凋落叶在杉木人工林中分解及氮磷释放过程

采用分解网袋法研究了马尾松(Pinus massoniana)、桤木(Alnus cremastogyne)、木荷(Schima superba)、青冈(Cycloblanopsis glauca)等树种凋落叶在21年生杉木人工林内的分解速率和养分释放过程。经过13个月的分解实验,4种供试凋落叶以青冈分解最快,质量失重率为33.5%,其次为桤木和木荷,马尾松分解最慢,其质量失重率仅为29.9%。4种凋落叶分解50%和95%所需要的时间分别为21～26个月和94～112个月。在凋落叶分解过程中,除桤木凋落叶中氮含量下降外,其他3种凋落叶的氮含量均增加,但凋落叶的C/N均降低;在凋落叶分解的前3个月,凋落物中磷含量快速下降,此后变化很小,C/P呈增加趋势。在凋落叶分解过程中,马尾松凋落叶对氮素表现为固持作用,而其他3种凋落叶对氮素表现为净释放,4种凋落叶的磷素均表现为净释放。4种供试材料中桤木较适合与杉木混交种植。     

Leaf litter decomposition characteristics and controlling factors across two contrasting forest types

两种不同森林类型叶凋落物分解特征及影响因子研究 叶凋落物分解为森林生态系统提供了重要的能量和养分来源。除传统的环境因素外,叶凋落物的降解过程也受到绿叶功能性状和叶凋落物基质质量的影响。然而,在群落水平上,绿叶功能性状和叶凋落物基质质量对不同森林群落叶凋落物分解的相对重要性仍不清楚。因此,本研究以北京东灵山地区7种典型森林群落类型的混合叶凋落物为研究对象,利用分解袋法通过360天的野外相似环境分解实验对叶凋落物的分解过程进行了研究。这些森林群落包括6种分别以胡桃楸(Juglans mandshurica)、青杨(Populus cathayana)、棘皮桦(Betula dahurica)、白桦(Betula platyphylla)、油松(Pinus tabuliformis) 和华北落叶松(Larix gmelinii var. principis-rupprechtii) 为优势种的单优种群落,以及一种以大叶白蜡(Fraxinus rhynchophylla)、蒙古栎(Quercus mongolica)和蒙椴(Tilia mongolica)为优势种的共优种群落。研究结果表明,不同森林群落之间叶凋落物分解速率存在显著差异。群落聚合的植物功能性状和叶凋落物基质质量分别解释了群落叶凋落物分解速率变异的35.60%和9.05%,两者交互作用解释率为23.37%,表明群落聚合的植物功能性状及其与叶凋落物基质质量的共同作用是影响群落叶凋落物分解速率变异的主要因素。通过冗余分析发现,叶片氮含量、叶干物质含量、叶片单宁含量和比叶面积能显著影响群落叶凋落物分解速率的变异。因此,在对群落水平上叶凋落物分解的研究应该关注群落聚合的绿叶功能性状对分解的影响。     

辽东山区主要树种叶片氮、磷、钾再吸收

养分再吸收作为植物保存养分的重要机制之一,在凋落物分解和养分循环中起着重要作用。为明确辽东山区主要树种养分再吸收状况,选择4种次生林树种:蒙古栎(Quercus mongolica)、色木槭(Acer mono)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、花曲柳(Fraxinus rhynchophylla)和人工林落叶松(Larix spp.)为对象,测定了各树种叶片凋落前(成熟叶)后(凋落叶)全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)浓度,并分析了养分再吸收特征。结果表明:所测树种凋落叶N、P、K浓度均显著低于成熟叶(落叶松K不显著);胡桃楸N再吸收率与蒙古栎、色木槭、花曲柳差异显著,花曲柳与蒙古栎、色木槭P再吸收率差异显著,色木槭K再吸收率与蒙古栎、胡桃楸、花曲柳差异显著(P0.05);总体上,落叶松N、P、K再吸收率低于次生林树种,尤其是P再吸收率显著低于花曲柳、K再吸收率显著低于胡桃楸和花曲柳(P0.05)。上述结果表明,落叶松通过降低养分再吸收率,提高凋落物养分输入量,对土壤养分有效性做出正反馈。     

桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落叶降解和养分释放

凋落叶降解及养分释放研究对喀斯特生态脆弱区森林生态系统的恢复与重建具有重要指导意义。本文选取桂西北喀斯特区3种原生林与3种次生林进行比较,研究其凋落叶降解与降解过程中的营养元素释放规律以及降解速率的影响因子。结果表明,原生林凋落叶的降解速率略大于次生林。C、N、K元素在前180天释放速率较快,随后趋于稳定。次生林凋落叶总P含量在降解初始阶段呈净积累,随后净释放,而原生林的凋落叶在降解360天后仍呈现P素净积累。相关分析表明,凋落叶降解速率与凋落叶初始总N、木质素含量及木质素:N比值呈负相关,与C:N比呈正相关。综合比较发现,次生林圆叶乌桕(Sapium rotundifolium Hemsl)凋落叶的降解速率与养分释放速率较快,是喀斯特退化土地及植被恢复过程中潜在的优势种和建群种。     

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。     

三峡库区马尾松林土壤-凋落物层酶活性对凋落物分解的影响

凋落物的彻底降解是在凋落物和土壤酶系统的综合作用下完成,酶活性的提高有利于凋落物-土壤有机物质的分解和养分释放。通过对三峡库区30年生马尾松林凋落物分解、凋落物-土壤层酶活性季节动态及其对分解的影响进行研究,结果表明:30年生马尾松林凋落物经过540 d的分解后干重剩余率是59.80%;凋落物层酶活性季节动态明显,氧化还原酶活性均是11月最低,3月最高;土壤过氧化物酶活性季节变化显著且均是11月最低,多酚氧化酶活性9月较高,而过氧化物酶活性则是6月较高。马尾松林凋落物层酶活性与土壤层酶活性差异较大,且水解酶活性差异较氧化还原酶活性差异大,凋落物层脲酶活性、纤维素酶活性和蔗糖酶活性11月、6月、9月分别是0—5 cm土壤层的6.33倍、3.24倍、10.29倍,68.14倍、16.16倍、24.81倍,25.07倍、31.88倍、29.20倍。凋落物分解速率均与土壤、凋落物层氧化还原酶活性呈极显著"S"形曲线,与凋落物层水解酶活性呈二次函数关系,与土壤层水解酶均呈极显著的线性关系。凋落物质量能引起凋落物-土壤层酶活性变化,酶活性的改变反过来影响凋落物的分解,因此,凋落物-土壤层酶活性差异与凋落物分解阶段和对共同影响因素(凋落物质量、土壤温度、水分含量和土壤养分等)的敏感性不同有关,凋落物-土壤层酶的相互作用共同影响森林生态系统的物质循环和养分循环过程。     

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。     

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。     

Influence of Different Forest System Management Practices on Leaf Litter Decomposition Rates,Nutrient Dynamics and the Activity of Ligninolytic Enzymes: A Case Study from Central European Forests

Leaf litter decomposition is the key ecological process that determines the sustainability of managed forest ecosystems, however very few studies hitherto have investigated this process with respect to silvicultural management practices. The aims of the present study were to investigate the effects of forest management practices on leaf litter decomposition rates, nutrient dynamics (C, N, Mg, K, Ca, P) and the activity of ligninolytic enzymes. We approached these questions using a 473 day long litterbag experiment. We found that age-class beech and spruce forests (high forest management intensity) had significantly higher decomposition rates and nutrient release (most nutrients) than unmanaged deciduous forest reserves (P<0.05). The site with near-to-nature forest management (low forest management intensity) exhibited no significant differences in litter decomposition rate, C release, lignin decomposition, and C/N, lignin/N and ligninolytic enzyme patterns compared to the unmanaged deciduous forest reserves, but most nutrient dynamics examined in this study were significantly faster under such near-to-nature forest management practices. Analyzing the activities of ligninolytic enzymes provided evidence that different forest system management practices affect litter decomposition by changing microbial enzyme activities, at least over the investigated time frame of 473 days (laccase, P<0.0001; manganese peroxidase (MnP), P = 0.0260). Our results also indicate that lignin decomposition is the rate limiting step in leaf litter decomposition and that MnP is one of the key oxidative enzymes of litter degradation. We demonstrate here that forest system management practices can significantly affect important ecological processes and services such as decomposition and nutrient cycling.     

Response of litter decomposition and related soil enzyme activities to different forms of nitrogen fertilization in a subtropical forest

With the continuing increase in the impact of human activities on ecosystems, ecologists are increasingly becoming interested in understanding the effects of nitrogen deposition on litter decomposition. At present, numerous studies have investigated the effects of single form of nitrogen fertilization on litter decomposition in forest ecosystems. However, forms of N deposition vary, and changes in the relative importance of different forms of N deposition are expected in the future. Thus, identifying the effects of different forms of N deposition on litter decomposition in forest ecosystems is a pressing task. In this study, two dominant litter types were chosen from Zijin Mountain in China: Quercus acutissima leaves from a late succession broad-leaved forest and Pinus massoniana needles from an early succession coniferous forest. The litter samples were incubated in microcosms with original forest soil and treated with four different forms of nitrogen fertilization [NH₄ ⁺, NO₃ ⁻, CO(NH₂)₂, and a mix of all three]. During a 5-month incubation period, litter mass losses, soil pH values, and soil enzyme activities were determined. Results show that all four forms of nitrogen fertilization significantly accelerate litter decomposition rates in the broadleaf forest, while only two forms of nitrogen fertilization [i.e., mixed nitrogen and CO(NH₂)₂] significantly accelerate litter decomposition rates in the coniferous forest. Litter decomposition rates with the mixed nitrogen fertilization were higher than those in any single form of nitrogen fertilization. All forms of nitrogen fertilization enhanced soil enzyme activities (i.e., catalase, cellulase, invertase, polyphenol oxidase, nitrate reductase, urease, and acid phosphatase) during the litter decomposition process for the two forest types. Soil enzyme activities under the mixed nitrogen fertilization were higher than those under any single form of nitrogen fertilization. These results suggest that the type and activity of the major degradative enzymes involved in litter decomposition vary in different forest types under different forms of nitrogen fertilization. They also indicate that a long-term consequence of N deposition-induced acceleration of litter decomposition rates in subtropical forests may be the release of carbon stored belowground to the atmosphere.     

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。     

Controls on long-term root and leaf litter decomposition in neotropical forests

Litter decomposition represents one of the largest annual fluxes of carbon (C) from terrestrial ecosystems, particularly for tropical forests, which are generally characterized by high net primary productivity and litter turnover. We used data from the Long-Term Intersite Decomposition Experiment (LIDET) to (1) determine the relative importance of climate and litter quality as predictors of decomposition rates, (2) compare patterns in root and leaf litter decomposition, (3) identify controls on net nitrogen (N) release during decay, and (4) compare LIDET rates with native species studies across five bioclimatically diverse neotropical forests. Leaf and root litter decomposed fastest in the lower montane rain and moist forests and slowest in the seasonally dry forest. The single best predictor of leaf litter decomposition was the climate decomposition index (CDI), explaining 51% of the variability across all sites. The strongest models for predicting leaf decomposition combined climate and litter chemistry, and included CDI and lignin ( R ²=0.69), or CDI, N and nonpolar extractives ( R ²=0.69). While we found no significant differences in decomposition rates between leaf and root litter, drivers of decomposition differed for the two tissue types. Initial stages of decomposition, determined as the time to 50% mass remaining, were driven primarily by precipitation for leaf litter ( R ²=0.93) and by temperature for root litter ( R ²=0.86). The rate of N release from leaf litter was positively correlated with initial N concentrations; net N immobilization increased with decreasing initial N concentrations. This study demonstrates that decomposition is sensitive to climate within and across tropical forests. Our results suggest that climate change and increasing N deposition in tropical forests are likely to result in significant changes to decomposition rates in this biome.     

Effects of leaf nutrient concentration and resorption on leaf falling time of dominant broadleaved species in a montane region of eastern Liaoning Province,China

凋落物是森林生态系统养分的重要来源, 叶片脱落时间是影响其分解的关键因素。东北温带森林中蒙古栎(Quercus mongolica)落叶时间较其他树种晚, 在山脊等贫瘠立地叶片甚至第二年春天才脱落。我们假设: 相对于其他树种, 蒙古栎叶片养分元素含量过高、再吸收时间长, 导致叶片延迟脱落。为验证假设, 除蒙古栎外, 选择了落叶时间居中的色木槭(Acer mono)和落叶较早的胡桃楸(Juglans mandshurica)为对象, 持续监测叶片从成熟至凋落过程中叶片养分元素含量, 包括大量元素: 氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg), 微量元素: 铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)和锌(Zn); 并分析养分再吸收率。结果表明: 蒙古栎成熟叶养分元素含量介于对照树种之间; 凋落叶N、P和K含量低于对照树种, Fe和Mn含量高于对照树种, 其余元素含量介于对照树种之间。该结果不支持“蒙古栎叶片养分含量过高”假设。蒙古栎叶片N、P和K再吸收率高于对照树种, 再吸收率高低与其落叶时间完全一致; 叶片Cu和Zn再吸收率与对照树种无显著差异; 叶片其余元素未发生再吸收, 其累积率与对照树种无显著差异; 说明养分再吸收与养分含量无关, 可能与树种的种专一性相关, 可能会影响叶片脱落时间。由于蒙古栎多生长在贫瘠土壤, 其成熟叶无法积累更多养分; 为避免叶片脱落后养分进入土壤被其他物种利用, 将养分尽量回收储存于自身, 即蒙古栎叶片养分再吸收过程较长, 叶片脱落较晚。生长在极端贫瘠立地的蒙古栎叶片次年春天才落叶, 可能是由于再吸收一直在进行, 来不及脱落而保留至新生长季开始。落叶晚的树种养分再吸收率高、有利于自身养分保存, 更能适应贫瘠土壤, 反之亦然。