黄帚橐吾对高寒草甸凋落物分解及氮释放的影响

受过度放牧等干扰因素的影响,黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)在高寒草甸逐渐扩张成为优势种而被称为“退化指示种”,从而威胁生态系统功能和养分循环。然而,黄帚橐吾扩张引起的凋落物比例增多,对分解及养分释放的影响尚不清晰。凋落物分解连结着生态系统碳、氮循环,对于系统功能维持具有重要意义。本试验在三江源区黄帚橐吾为优势种的高寒草甸中,设置黄帚橐吾和其他物种凋落物的多梯度混合分解试验,测定黄帚橐吾和其他物种凋落物的重量损失和氮释放,分析黄帚橐吾生物量增多对凋落物分解的影响。结果表明：(1)分解1年后,黄帚橐吾重量损失及氮素释放较其他物种更缓慢;(2)随着黄帚橐吾生物量比例的增加,凋落物整体重量损失及氮素释放显著降低;(3)混合凋落物中黄帚橐吾能限制其他物种的分解,这种拮抗效应进一步延缓了混合凋落物的分解。综上,高寒草甸黄帚橐吾扩张引起的凋落物生物量增多通过延缓凋落物分解及氮释放,阻碍土壤养分输入,进而对草地碳氮循环过程产生不利影响。     

放牧对青藏高原东部两种典型高寒草地类型凋落物分解的影响

为认识放牧对青藏高原东部中生性的高寒草甸草地和半湿生的沼泽草地凋落物分解的影响,在这两种草地上分别设置了围栏和放牧样地,研究了其各自的混合凋落物样品和4个优势物种(发草Deschampsiacaespitos、鹅绒委陵菜Potentilla anserine、木里苔草Carexmuliensis、藏嵩草Kobresiatibetica)凋落物的分解和养分释放动态,这4个优势物种也大致代表了当地沼泽草地生态系统在放牧和气候变暖驱动下逆行演替不同阶段的优势物种类群。结果表明,各优势物种凋落物的分解速率有显著差异;放牧在总体上促进了凋落物的分解,但不同物种的响应有所不同;放牧对凋落物C的释放影响不显著或有抑制作用,但对N、P的释放具有一定促进作用。对各优势物种凋落物分解和养分释放模式的分析表明,群落逆行演替过程中,凋落物分解和C释放加速,可能促进沼泽湿地退化的正反馈效应。草甸草地的退化标志物种鹅绒委陵菜具有较高的凋落物质量和分解速度,反映了中生条件下植物应对牲畜啃食采用"逃避"而非"抵抗"策略的趋向。     

降水量对川西北高寒草甸牦牛粪分解速率的影响

青藏高原高寒草甸的降水年际变化很大,而且在未来全球气候变化的背景下可能进一步增大.为了研究降水量变化对川西北高寒草甸牦牛粪分解的潜在影响,通过塑料膜覆盖(去除降水)、模拟额外增水(增水量为实际降水量的50％)和对照(野外无干扰情形)形成3种不同的水分处理.测定了牛粪的含水量、干重及氮磷含量,并统计了主要分解者(手捡法获取粪食性甲虫及其幼虫)的种类和数量.结果发现:覆盖处理显著地降低了牛粪含水量、牛粪中的粪食性甲虫数量与牛粪分解量,但增水处理并没有显著影响牛粪的分解进程,可能与实验期间降水量较高有关.在牛粪分解前期,粪食性甲虫数量与牛粪含水量之间正相关,而牛粪分解量与粪食性甲虫数量之间正相关,说明牛粪含水量的高低影响了粪食性甲虫数量,进而决定了牛粪分解量.但是,降水量的人为增加或减少均没有显著地改变牛粪中的全氮和全磷含量.总体上看,在高寒草甸的放牧生态系统中,降水量的减少将会降低牛粪的分解速率、延长牛粪分解过程,从而可能会降低生态系统的生产力水平.     

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...     

增温对高寒草甸群落凋落物质量动态变化的影响

为了解未来增温条件下,青藏高原高寒草甸凋落物质量如何变化,将有助于增强对高寒草甸生态系统碳源/汇效应的认识.该文通过定位可控的增温试验平台,动态监测了凋落物生物量及其质量的变化.结果表明:增温显著地促进了凋落物的分解速率(F=35.757,P＜0.001),降低了凋落物中的C、N含量及其C/N比,但提高了凋落物中的P含...     

温度和湿度对高寒草甸凋落物分解的影响

多数研究发现增温增湿加快了凋落物失重率,但对如何影响凋落物分解过程中CO₂和可溶性有机碳（DOC）释放的影响研究较少。通过室内培养设置四个温度梯度（0,5,10和20℃）和两个湿度梯度（25%和40%）对高寒草甸凋落物分解进行了96 d的培养试验。结果表明,总体上高寒草甸凋落物分解速率随着温度和湿度的增加而加快;高湿度条件下凋落物分解释放CO₂总量的敏感性是低湿度的2.3倍左右;湿度变化对DOC淋溶的温度敏感性影响较小。在25%和40%的湿度培养下,CO₂总排放量的温度敏感性分别是DOC总淋溶量的温度敏感性的10和20倍左右,表明未来气候变化情境下凋落物中的有机质分解更多的是以CO₂形式排放到大气中。因此,未来需要更系统的研究不同气候变化情境下凋落物积累与分解、DOC淋溶和土壤碳库的动态变化,从而更好的理解这些生态系统碳循环过程的变化及其对气候变化产生的反馈作用和机制。     

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...     

不同石漠化草地凋落物对土壤养分的贡献

凋落物是草地生态系统的重要组成部分和养分循环的重要途径,为探明草地凋落物对土壤养分的贡献,于2017年3月至2018年1月,采用土钻法、收集器法和分解袋法研究3种石漠化(潜在、中度和强度)草地凋落物的产量、组成、分解、养分释放及对石漠化的响应.结果表明:3种石漠化草地的凋落物组成以叶为主,占比84.39％—89.73％...     

放牧强度对高寒草甸土壤理化性状和植物功能群的影响

为明晰放牧强度对植物功能群落的物种分布特征和土壤理化性状的影响。在青藏高原东北缘高寒草甸设置6块放牧强度样地开展试验。采用多元排序和方差分解等方法,分析放牧强度作用下植物功能群落物种分布与土壤物理结构和化学养分因子的定量关系。结果表明:(1)随放牧强度增加,禾本科、莎草科和多年生杂类草植物群落的物种丰富度、盖度和实际重要值均显著降低,而一年生杂类草无显著变化。(2)对于土壤化学养分,不同放牧强度区,土壤速效钾、全氮和有机质含量均随土层深度的增加而降低,土壤速效磷在不同放牧强度区变化规律不一致。随放牧强度增加,土壤速效钾和全氮含量增加,而土壤速效磷和有机质含量无明显变化。(3)对于土壤物理性状,不同放牧强度区,随土层深度增加,土壤紧实度和容重均增加,而土壤含水量和通气孔隙度均降低。随放牧强度增加,0—30 cm各土层深度的土壤紧实度和容重均增加,土壤含水量和通气孔隙度均降低。(4)以功能群为基本单元对植物群落进行方差分解得出,土壤物理性状可单独解释群落功能群分布总方差的58.10%。(5)基于物种尺度对不同功能群落与环境因子进行定量研究表明,土壤紧实度是决定每种功能群物种分布格局的最主要因子。禾本科、莎草科和多年生草本植物均受土壤物理性状的显著影响,贡献率分别为26.3%、31.0%和16.5%。而一年生草本植物不受土壤物理和化学性状的显著影响。综上所述,放牧强度对土壤化学性状的影响具有不确定性,而对土壤物理性状和群落特征的影响具有确定性。土壤物理结构性状主导了高寒草甸植物功能群落的物种分布格局。     

森林生态系统凋落物多样性对分解过程和土壤微生物特性影响研究进展

凋落物的分解过程是森林生态系统养分循环的关键环节, 也是林分内植被层可利用养分的重要来源。一般来说, 在自然生态系统中, 地上植被的种类越丰富, 其凋落物的多样性也越高, 多样化的凋落物在混合分解过程中存在的相互作用关系也更为复杂, 对其自身的分解过程、分解生境以及分解者群体也会产生重要影响。文章以凋落物的多样性为着眼点, 综述了凋落物的多样性对其分解过程以及对分解过程中最重要的分解者-土壤微生物特性所产生的影响, 重点阐述了凋落物多样性对分解过程中土壤微生物的生物量、群落结构、多样性以及分解活性的影响, 并对其可能的原因和潜在的机理进行了分析。综述结果表明, 较高的凋落物多样性总体上能够加速凋落物的分解, 提高分解过程中土壤微生物的生物量、多样性及分解活性。在此基础上, 对今后凋落物多样性在分解过程中的效应研究进行了展望, 为人工林可持续经营的混交林营造以及林下植被的科学管理提供理论依据。     

Warming and grazing enhance litter decomposition and nutrient release independent of litter quality in an alpine meadow

增温和放牧对高寒草甸凋落物分解及其养分释放的影响不依赖于凋落物品质在放牧生态系统中,增温、放牧和凋落物品质共同决定着凋落物分解和养分释放。然而,在以往的研究中这些因子的效应通常被单独地研究。在本研究中,我们在青藏高原高寒草甸开展了一个昼夜非对称增温和中度放牧两因子的凋落物分解试验。从每个处理中收集了凋落物样品,这些凋落物一部分放在它们的来源处理小区,另一部分放在其他处理小区以此来探究增温、放牧以及凋落物品质对凋落物分解和养分释放的影响。研究结果表明,增温而不是放牧显著增加了凋落物质量的损失、单位面积全碳、全氮以及全磷含量的损失,这主要是因为增温增加了凋落物生物量和分解速率。然而,尽管同时增温放牧处理也加快了凋落物分解速率,但由于降低了凋落物生物量,所以增温放牧处理并没有显著影响单位面积的凋落物碳和养分释放量。相比木质素含量和碳氮比而言,季节性土壤平均温度能够更好地预测凋落物分解速率。增温和放牧对凋落物分解存在交互作用,但它们和凋落物品质对凋落物的影响均不存在交互作用。单位面积的总氮释放的温度敏感性要高于总磷。因此,我们的结果表明,增温对凋落物分解以及养分释放的影响要显著大于凋落物品质变化对其分解的影响。在高寒草甸,氮释放的增加可能会间接导致土壤磷有效性的缺乏。     

高寒草甸植物群落不同根序根系特征对降雨量变化的响应

根系是草原生态系统中最重要的碳库之一,分析高寒草甸植物群落生物量和地下不同径级根系碳分配特征及根系的生长特征对降雨变化的响应,有利于了解全球变化背景下高寒草甸植物根系、土壤碳氮循环及其过程。采用微根管技术原位监测5种降雨处理下(增雨50%:1.5P、自然降雨:1.0P、减雨30%:0.7P、减雨50%:0.5P、减雨90%:0.1P)高寒草甸植物群落和根系属性(现存量、生产量、死亡量、根系寿命和周转速率)的变化特征,结果表明:(1)降雨变化对地上植物群落生物量无显著影响,但0.5P和0.1P显著增加禾本科生物量(P<0.05)。(2)总根系现存量在处理间无显著差异,但随着降雨量减少呈先增加后降低的趋势。土层间不同径级根系现存量差异显著,0-10 cm土层1.5P和0.7P1级根现存量显著增加,2级和3级根现存量显著降低;在10-20 cm土层,1.0P2级根系现存量显著高于其余处理(P<0.05)。(3)总根生产量与死亡量随降雨减少而降低,在0-10 cm土层,1.0P总根生产量和死亡量最高,0.1P显著降低了1级根生产量(P<0.05)。(4)0.1P显著增加10-20 cm土层1级根和总根寿命(P<0.05)。(5)根系周转随降雨量减少呈降低趋势,但无显著差异(P>0.05)。(6)结构方程模型进一步表明:根系现存量和生产量受土层和水分的直接影响,土层和养分对根系周转有负效应。综上所述,降雨量的变化并未显著改变地下总根系生物量,但少量降雨变化(0.7P、1.5P)会降低植物对2、3级根生物量的分配,投入更多资源以促进1级根的生长;而水分下降至轻度水分胁迫(0.1P),植物会减少地下各径级根系生物量的分配,保持低根系生物量消耗和低根系生长来维持其正常的生长状态,完成其正常的生态功能。     

Soil burial has a greater effect on litter decomposition rate than nitrogen enrichment in alpine grasslands

高寒草地土壤掩埋对凋落物分解速率的影响大于氮素富集 由于高寒草地退化、鼠害严重、大风频繁等原因,凋落物被频繁掩埋在土壤中。但凋落物的位置变化和氮富集对高寒草原凋落物分解速率和养分动态影响的认识尚不清楚。为了研究凋落物 位置变化(地表、掩埋10 cm和悬空60 cm)和氮富集对高寒草原优势植物凋落物分解的影响,本研究依托2009年在新疆天山巴音布鲁克高寒草原设置的长期模拟氮沉降研究平台,以对照和氮富集处理样方的优势植物羊茅(Festuca ovina)和赖草(Leymus tianschanicus)凋落物为试验材料,测定分解过程中凋落物质量损失和碳氮磷含量的变化特征。研究结果表明,掩埋凋落物分解速率显著快于地表凋落物,悬空处理凋落物分解速率慢于地表凋落物。氮富集显著影响凋落物质量,进而影响凋落物分解。而凋落物质量残留在对照与氮富集土壤掩埋之间无显著差异。这些结果表明,氮富集通过凋落物质量而不是通过土壤环境因素,影响短期凋落物分解。不同处理的所有试验凋落物均有碳和磷的释放现象。对照处理的凋落物,凋落物氮以累积为主,而氮富集处理的凋落物,凋落物氮以释放为主。这表明凋落物分解可能受到氮元素限制,氮富集改变了凋落物分解调控的氮循环过程。本研究提供了直接证据,掩埋处理的凋落物有更快的质量损失和碳元素释放,土壤掩埋是旱地凋落物分解速率比模型预测的快的一个候选解释。     

高寒草甸不同扰动斑块植物功能群和根土复合体特征变化研究

高原鼠兔(Ochotonacurzoniae)活动在高寒草甸上会形成各种类型扰动斑块,扰动斑块类型的转变是导致草地退化的原因之一。目前,斑块类型发生转变的关键影响因子尚不清楚,因此,对高寒草甸活动斑块、非活动斑块和恢复斑块三个扰动斑块类型植物功能类群结构、根土复合体特征和斑块分布特征进行研究,旨在探讨斑块类型发生转变的主要因子,说明高寒草甸退化机理。研究结果表明,高寒草甸中活动斑块土壤表层由于放牧和高原鼠兔活动扰动强度大,无法形成稳定的植物群落,非活动斑块的植物群落处于次生演替早期阶段,但是恢复斑块已具备高寒草甸优势种莎草科植物生长的基本条件。退化高寒草甸中活动斑块与非活动斑块呈现镶嵌性分布,而恢复斑块相对独立没有镶嵌性分布现象。造成高寒草甸干扰斑块类型转变的主要原因是高原鼠兔活动强度由间歇性干扰转变为持续干扰的结果。