胶州湾滨海湿地枯落物分解对土壤活性有机碳含量及其三维荧光特性的影响

通过室内试验模拟胶州湾滨海湿地碱蓬、芦苇、互花米草枯落物的分解过程,测定土壤活性有机碳(可溶性有机碳、微生物生物量碳)含量变化,并利用三维荧光技术对可溶性有机碳(DOC)进行光谱分析.结果表明: 土壤活性有机碳含量呈先增加后降低最终趋于稳定的变化趋势;不同枯落物类型和添加方式对土壤活性有机碳的影响不同,表现为碱蓬＞互花米草＞芦苇,且原状混合＞表面覆盖;光谱分析表明,分解过程各三维荧光光谱的荧光峰数量、荧光中心位置和荧光强度都存在一定差异,添加枯落物后土壤未发现类酪氨酸峰;芳香类蛋白物质占比最高,腐殖质类物质次之.枯落物分解是以微生物分解作用为主导、枯落物性质为本质要素、多重因子综合作用的结果,其对提高土壤活性有机碳含量、增强土壤碳库的稳定性具有促进作用;该过程通过改变DOC的结构和化学组分,提高其在土壤中的迁移转化能力,增强生物可降解性和可利用性,促进微生物内源DOC的产生,加快湿地土壤碳循环.     

三江平原沼泽湿地枯落物分解及其营养动态

分解袋法研究了三江平原典型沼泽湿地枯落物的分解速率和N、P营养动态.湿地枯落物的分解速率（0.000612～0.000945 d^-1）在群落间差异显著,分解480d,分别损失初始重的45.36%（Carexpseudocuraica）、35.32%（Carex lasiocarpa）、33.72%（Deyeuxia angustifolia）和29.13%（Deyeuxia angustifolia-Shrub）,即随淹水深度由大到小、淹水时间由长到短,枯落物分解由快到慢,说明湿地的淹水状况是影响枯落物分解速率的主要因素.分解过程中,漂筏苔草和毛果苔草枯落物N浓度持续上升,N在枯落物中积累;小叶章枯落物N浓度在第1个月快速下降而后缓慢上升,分解使枯落物释放N.各类枯落物P浓度的变化大致呈不同程度的降低趋势,分解使湿地枯落物均发生P释放.结果表明,微生物的营养需求状况决定了湿地枯落物N、P的动态变化,而其积累或释放的强度则可能与枯落物初始C：N和C：P的大小有关.     

三江平原小叶章湿地枯落物初期分解动态

通过4周淋洗分解试验,探讨了微生物活动和淋洗作用对三江平原沼泽湿地沼泽化草甸小叶章和湿草甸小叶章枯落物初期分解的影响.结果表明：两种小叶章植物初期分解的质量损失分别占当年分解物质损失量的59％和22％,28 d分解后枯落物残留量明显降低,并呈先快后慢的变化过程.两种枯落物中N、P含量均有明显下降,N含量分别下降了约3265%和2455%,P下降了36.71%和45.15％.抑制微生物处理的枯落物N、P含量较不抑制处理高,但差异不显著;抑制和不抑制微生物处理下枯落物释放到淋洗液N、P含量变化也不相同,但差异未达到显著水平.表明小叶章初期分解主要受淋洗作用的影响.两种小叶章植物的分解速率和养分损失速率差异均未达到显著水平.     

湿地草本植物枯落物分解的影响因素

草本植物是湿地的主要植被类型之一,其枯落物是湿地有机物质的重要组成部分。本文概述了影响湿地草本植物枯落物分解的主要因素及研究进展,主要包括枯落物自身质量、生物因素、环境因素和人类活动与全球变化等。认为,枯落物质量是本质要素,生物是分解的主导因素,环境等外部因素起到重要作用。讨论了该领域有待深入研究的方向,指出要深入湿地枯落物分解机理的研究,加强多尺度、大环境梯度和多种影响因素的综合研究,加强全球变化对湿地枯落物分解的影响研究,增强实验方法研究等。     

三江平原典型湿地枯落物早期分解过程及影响因素

枯落物分解是湿地物质循环和能量流动的关键环节,是维持湿地功能的重要过程之一。采用分解袋法对三江平原3种典型湿地植物枯落物分解过程及影响因素进行了研究。研究表明,在164d实验过程中乌拉苔草分解速率始终最快;在分解前103d中毛果苔草分解速率大于小叶章,但在103~164d间小叶章分解速率大于毛果苔草;分解164d,小叶章、乌拉苔草和毛果苔草枯落物的失重率分别为初始重的31.98%、32.99%和28.91%。分解过程中小叶章和毛果苔草枯落物中有机碳浓度波动较大,而乌拉苔草枯落物中持续下降;3种枯落物有机碳绝对含量都表现为净释放。小叶章枯落物中N浓度波动较大,绝对含量发生净释放;毛果苔草枯落物N浓度持续增加,绝对含量净增加;乌拉苔草枯落物N浓度先增加后减少,绝对含量发生净释放。3种枯落物中P浓度都先迅速下降后缓慢上升,绝对含量都表现为净释放。3种枯落物中C/N和C/P也相应的发生变化。小叶章和乌拉苔草枯落物分解速率与枯落物C/P显著相关,而毛果苔草枯落物与枯落物N浓度显著相关;对应3种枯落物分解速率的主要环境因子分别为土壤含水量、土壤容重和土壤温度。3种枯落物分解速率和营养物质含量动态受到枯落物自身质量和温湿条件、周围环境营养状况等自然环境条件的共同影响,相比而言,受枯落物质量的影响更大。     

闽江河口湿地植物枯落物立枯和倒伏分解主要元素动态

采用分解袋法,对闽江河口湿地2种挺水植物——芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflora)花和叶枯落物的立枯和倒伏分解过程及C、N、P元素动态进行研究。结果表明:(1)立枯分解是2种湿地盐沼植物重要的分解阶段,干物质损失率在13.26%—31.89%之间。多项式模型能较好描述2种植物花和叶的枯落物分解残留率动态。(2)立枯分解阶段,芦苇花和叶的C含量主要为波动下降,互花米草较为稳定;倒伏阶段后期,2种植物都以升高为主。立枯分解阶段2种植物枯落物N含量略有下降,而倒伏阶段逐渐上升。分解过程中枯落物P含量的波动较大。(3)2种植物花和叶C、N的NAI值在分解过程中<100%。芦苇的花和叶中P的NAI值在立枯和倒伏分解阶段都经历了明显下降和升高的过程,而互花米草在立枯阶段变化不大,倒伏阶段下降较为明显。(4)与芦苇相比,互花米草的花和叶枯落物C库较高,N库较低,P库差异不大。     

三江平原小叶章湿地枯落物分解及主要元素变化动态

应用分解袋法研究了三江平原小叶章湿地枯落物的分解失重及其主要营养元素的变化动态。结果表明,小叶章枯落物的年分解速率为0.257,二次指数模型:Wt/W0=0.0399e-0.545t+0.9601e0.018t(R2=0.945)能更好地描述其分解失重动态。分解过程中,C、N、P、Ca的积累系数(NAI)<100%(P<0.05),元素发生了净释放;K、Na的NAI>100%(P<0.05),元素发生了净积累;Mg、Mn、Fe的NAI值与100%无显著差异(P>0.05),元素既有释放又有积累。分解16个月后,小叶章枯落物各元素总体释放率的大小顺序为:Fe>P>Ca>N>C>Mg>Mn>K>Na,而相应元素的释放量分别为:0.106、0.147、0.971、0.568、65.37、-0.017、-0.114、-0.209和-0.125 g.m-2。     

三江平原草甸湿地土壤呼吸和枯落物分解的CO2释放

利用静态箱-碱液吸收法研究了三江平原草甸湿地土壤呼吸和枯落物分解的CO2释放速率,讨论了影响CO2释放的环境因素,估算了枯落物分解的CO2释放对于总释放的贡献.结果表明,生长季,小叶章沼泽化草甸和小叶章湿草甸各部分CO2释放均具有明显的时间变化特征,温度和水分是重要制约因素.两类草甸湿地的平均土壤呼吸速率分别为4.33g·m-2·d-1和6.15g·m-2·d-1,枯落物分解的CO2平均释放速率分别为1.76g·m-2·d-1和3.10g·m-2·d-1,枯落物分解的CO2释放占总释放量的31%和35%,说明在碳素由地上植物碳库转移到地下土壤碳库的过程中,湿地枯落物是一个不可忽略的碳损失源.     

闽江河口湿地枯落物分解及主要影响因子

以闽江河口湿地挺水植物本地种芦苇和入侵种互花米草的花和叶枯落物为研究对象,采用分解袋法分析其分解过程及主要影响因素.结果表明:立枯分解(0～90 d)是2种湿地盐沼植物重要的分解阶段,芦苇和互花米草的花和叶质量损失率分别为(15.0±3.5)％、(13.3±1.1)％和(31.9±1.1)％、(20.8±1.4)％.倒伏分解阶段(91 ～210 d),芦苇和互花米草的花和叶质量损失率分别为(69.5±0.6)％、(71.5±2.5)％和(76.8±1.9)％、(67.5±2.1)％.在立枯分解阶段,2种挺水植物枯落物的分解速率与C/N呈正相关,与N/P呈负相关,分解过程受到P的限制程度较大.倒伏分解阶段,枯落物C/N、C/P和N/P的影响降低,而大气温湿度、土壤水分、酸碱度、盐度和沉积物特性等的影响加大.不同分解阶段枯落物分解影响因子的差异主要与其所处的微域环境和潮汐因素有关.     

AMF对喀斯特土壤枯落物分解和对宿主植物的养分传递

为探索丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在喀斯特土壤中养分利用机制,采用分室系统隔室装置(用20μm或0.45μm尼龙网双层隔离)对香樟(Cinnamomum camphora)幼苗进行幼套球囊霉(Glomus etunicatum)接种处理和施氮处理,并采用15N稳定同位素技术标记了黑麦草(Lolium perenne)枯落物作为土壤有机残体,幼苗生长15周后测定了隔室幼苗生长性状指标、氮、磷摄取量、植株和隔室土壤中的δ15N值、微生物量碳、微生物量氮以及菌丝体密度,结果表明:AMF具有腐生营养能力,促进了土壤枯落物的分解并吸收其释放的15N传递给宿主植物利用;香樟幼苗优先利用根际周围氮维持生长;在低氮状态下,香樟植株通过AMF菌丝体更多地利用了相邻隔室枯落物分解释放的15N;施加根际外源氮有利于AMF对隔室枯落物的分解,但降低了植株对枯落物氮的利用;根际高氮状态下植株的氮、磷摄取量较大;高养分状态下提高了相邻隔室微生物量碳、氮含量和菌丝体密度。     

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。     

闽江河口湿地枯落物分解及主要影响因子

以闽江河口湿地挺水植物本地种芦苇和入侵种互花米草的花和叶枯落物为研究对象,采用分解袋法分析其分解过程及主要影响因素.结果表明: 立枯分解(0～90 d)是2种湿地盐沼植物重要的分解阶段,芦苇和互花米草的花和叶质量损失率分别为(15.0±3.5)%、(13.3±1.1)%和(31.9±1.1)%、(20.8±1.4)%.倒伏分解阶段(91～210 d),芦苇和互花米草的花和叶质量损失率分别为(69.5±0.6)%、(71.5±2.5)%和(76.8±1.9)%、(67.5±2.1)%.在立枯分解阶段,2种挺水植物枯落物的分解速率与C/N呈正相关,与N/P呈负相关,分解过程受到P的限制程度较大.倒伏分解阶段,枯落物C/N、C/P和N/P的影响降低,而大气温湿度、土壤水分、酸碱度、盐度和沉积物特性等的影响加大.不同分解阶段枯落物分解影响因子的差异主要与其所处的微域环境和潮汐因素有关.     

胶州湾滨海湿地凋落物分解对土壤有机碳矿化的影响

通过室内培养试验和三维荧光光谱技术(3D-EEMs),开展了胶州湾滨海湿地碱蓬、芦苇和互花米草的分解对土壤有机碳矿化的影响研究。结果表明,凋落物的添加提高了土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,具体表现为碱蓬互花米草芦苇空白对照;乘幂曲线模型能较好地描述有机碳矿化速率和累积矿化量的变化趋势。光谱分析表明,分解过程中类蛋白荧光强度始终大于类腐殖酸荧光强度;利用荧光区域积分进行定量分析表明,不同处理下类蛋白质物质占比最高,类腐殖质物质次之;荧光参数表明,土壤有机碳的芳香化程度在培养期间先升高后降低。凋落物分解通过增加土壤中的营养物质,提高了土壤中微生物活性,从而改变了土壤有机碳的结构和化学组分,且凋落物的植被特征决定了其对土壤有机碳矿化影响程度的大小。     

毛果苔草湿地枯落物及地下生物量动态

采用网袋法和土柱法分别对三江平原湿地毛果苔草（Carex lasiocarpa）种群枯落物及地下生物量的季节动态变化规律进行分析。结果表明,毛果苔草的立枯物总的变化趋势是其拟合曲线符合指数方程。以其凋落物的失重率表示分解速率,而日失重率是随着时间增长而不断减少,且日失重率的变化在0.7058％-0.2372％之间。毛果苔草全生长季（1999年5月2日-10月10日）枯落物总量为210.8876g·m^-2。毛果苔草地下生物量具有明显的垂直结构,呈倒金字塔形,数学模拟近于抛物线型。     

枯落物分解及其影响因素

本文从枯落物分解的阶段划分到分解过程中的质量损失、组分变化、性质转变等方面详细讨论了枯落物分解过程、特征及影响因素。枯落物分解主要包括物理淋溶、生物化学分解和破碎过程,其中物理淋溶和生物化学分解分别在分解前期和后期占据主导地位。枯落物分解过程具有阶段性和特征连续性,且普遍按照先快后慢的规律发生质量损失。难分解的物质逐渐累积,导致枯落物腐殖化程度增强,芳香性和吸附性增加,生物可降解性降低。枯落物分解过程营养元素变化多元化,C含量普遍下降,N和P则受各种因素影响或累积或释放。枯落物分解是多重因子综合作用的过程,其中枯落物性质是本质要素,而温度、水分、土壤生物群落等均对枯落物分解产生不同程度的影响。水分的增加可以加快淋溶从而促进枯落物分解,温度的增加在一定程度上可以增强微生物活性;土壤生物对枯落物分解有明显贡献,其中微生物在枯落物分解中占主导地位,土壤动物起到一定的辅助作用。在此基础上,提出枯落物分解机理、影响因子之间的交互作用、枯落物分解对生态变化的反馈等将是未来枯落物分解研究的重点。     

森林生态系统中枯落物分解速率研究方法

林地枯落物分解率是研究森林生态系统养分循环的重要内容之一,传统的尼龙网袋实测法虽然能提供某一具体年份枯落物分解率的准确数据,但因其费时费力且不能反映整个历史时期的平均水平而难以推广,基于林地枯落物积累平衡原理,首次提出了利用枯落物平衡模型推算枯落物分解率的方法（简称平衡法）,并将之应用于黄土残塬沟壑区刺槐林地枯落物分解率的计算。这种由平衡法推算所得枯落物分解率能反映林地的历史水平,弥补了尼龙网袋实测法的不足,建议在森林生态系统研究中推广应用。     

三江平原草甸湿地土壤呼吸和枯落物分解的CO2释放

利用静态箱-碱液吸收法研究了三江平原草甸湿地土壤呼吸和枯落物分解的CO₂释放速率,讨论了影响CO₂释放的环境因素,估算了枯落物分解的CO₂释放对于总释放的贡献。结果表明,生长季,小叶章沼泽化草甸和小叶章湿草甸各部分CO₂释放均具有明显的时间变化特征,温度和水分是重要制约因素。两类草甸湿地的平均土壤呼吸速率分别为4.33g•m^-2•d^-1和6.15g•m^-2•d^-1,枯落物分解的CO₂平均释放速率分别为1.76g•m^-2•d^-1和3.10g•m^-2•d^-1,枯落物分解的CO₂释放占总释放量的31%和35%,说明在碳素由地上植物碳库转移到地下土壤碳库的过程中,湿地枯落物是一个不可忽略的碳损失源。     

河口湿地植物活体-枯落物-土壤的碳氮磷生态化学计量特征

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程及其功能的重要特征.以闽江河口的芦苇(Phragmites australis)和短叶茳芏(Cyperus malaccensis var.brevifolius)湿地为对象,开展植物活体-枯落物-土壤系统的C、N、P季节动态研究.结果表明:芦苇和短叶茳芏植物活体、枯落物和土壤年均C、N、P含量为C＞N＞P,两种湿地系统C、N含量均为植物活体和枯落物高于土壤,但与土壤P含量大小关系因植物构件差异而不同;芦苇和短叶茳芏植物活体、枯落物和土壤的C、N、P生态化学计量比表现为C∶P＞C∶N＞N∶P;芦苇湿地C∶N为枯落物＞植物活体＞土壤,短叶茳芏为植物活体＞枯落物＞土壤,而C∶P和N∶P均为枯落物＞植物活体＞土壤;C、N、P化学计量比可以反映湿地C、N、P交换过程和植物群落的生态功能.     

枯落物分解研究方法和模型讨论

由于研究目的、尺度范围和要求精度的不同,枯落物分解的研究方法各异：野外分解袋法是最直接和最准确的方法,但是耗时太长;室内分解培养法与野外分解袋法相似,但具有灵活设计试验方案的优越性;现量估算法方法简捷,但是只对进入稳定发展和动态平衡阶段的生态系统可以获得较好的精度;综合平衡法能反映整个生长历史时期的枯落物分解速率平均水平,但其准确性取决于对历年凋落物量预测的精度。在枯落物分解模型中,分解率概算模型只适合于林地枯落物积累达到动态平衡时的情况,所以作者提出了另外的枯落物动态平衡模型予以修正;时间衰减模型以Olson指数模型为典型代表,但由于在应用过程中存在一些问题,也提出了相应的修正办法;影响因子关系模型包括基质质量因子关系模型、非生物环境因子关系模型和生物因子关系模型等类型。作者提出构建过程模型将是未来枯落物分解模型研究的方向。     

胶州湾滨海湿地土壤溶解性有机质的三维荧光特性

为了了解滨海湿地土壤中溶解性有机质的结构特征及来源,2014年1月在胶州湾采集光滩、碱蓬、芦苇和大米草湿地的土壤样品,测定土壤溶解性有机质(DOM)含量,利用三维荧光技术进行光谱分析.结果表明: 胶州湾4种湿地类型土壤溶解性有机碳(DOC)含量表现为大米草湿地＞光滩＞碱蓬湿地＞芦苇湿地,垂直剖面上随土层深度的增加DOC含量均呈减少的趋势.经光谱分析,胶州湾湿地土壤DOM的三维荧光光谱(3DEEMs)中出现了B、T、A、D和C等5种荧光峰,分别代表类酪氨酸、类色氨酸、类富里酸、类可溶性微生物副产物和类腐殖酸5种组分.利用荧光区域积分(FRI)法对5种组分进行定量分析,类色氨酸、类富里酸和类酪氨酸在DOM各组分含量中居前3位,类可溶性微生物副产物和类腐殖酸的含量次之,二者含量差异不显著.DOM的5种组分相互之间均呈显著正相关,与DOC含量呈显著正相关,与总磷、有效磷、总氮有不同程度的相关性.胶州湾4种湿地类型土壤DOM主要由生物相互作用内源产生,且腐殖化程度较低.