柳杉凋落物在中国亚热带和热带的分解

柳杉(Cryptomeria fortunei)为我国特有种,具有很高的经济价值,而且在吸收二氧化碳和净化空气方面具有重要作用。为探究全球气候变暖对森林凋落物分解速率的影响,分别在中亚热带的千岛湖、南亚热带的鼎湖山和热带的尖峰岭,用分解袋法对柳杉凋落物进行分解实验,3个实验样地的主要差异为温度。结果表明:凋落物在3个样地的分解速率顺序为尖峰岭、鼎湖山、千岛湖,且不同样地之间的分解速率具有显著差异(P0.01)。在千岛湖样地分解速率常数k值与初始C/N呈显著相关(P0.05);在鼎湖山样地分解速率常数k值与初始碳含量呈极显著相关(P0.01);在尖峰岭样地,凋落物的分解速率常数k值与凋落物各初始化学元素含量相关性均不显著,推测可能是气候起主要作用。     

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.     

不同起源时间的植物叶凋落物在中亚热带的分解特性

选择9种起源时间不同的植物的凋落叶,采用分解袋法,在浙江千岛湖地区从2006年6月到2008年6月进行了分解试验,试图探索植物进化过程中凋落物分解特性的演变趋势.所选的9种植物分属于4个类群,按起源时间由早到晚依次为蕨类植物(芒萁和桫椤)、裸子植物(苏铁、水杉、杉木和马尾松)、双子叶植物(木荷和青冈)及单子叶植物(毛竹).每隔一个月取样,每种凋落物3次重复.结果表明:不同植物类群凋落物基质的氮(N)、木质素(Lignin)含量及Lignin/N比值与分解速率具有良好的相关性.起源时间越晚的植物凋落物的基质N含量越高,为单子叶植物>双子叶植物>裸子植物>蕨类植物.Lignin含量和Lignin/N比值的趋势一致,均为起源时间越晚而值越低,即蕨类植物>裸子植物>双子叶植物>单子叶植物.凋落物分解系数k值的范围在0.25～0.63之间,表现出毛竹>青冈>木荷>水杉>马尾松>杉木>苏铁>桫椤>芒萁的趋势.4个植物类群的凋落物分解速率的均值为单子叶植物>双子叶植物>裸子植物>蕨类植物.试验结果初步表明:植物凋落物分解的进化趋势是由分解缓慢逐渐演变为分解较快.     

南亚热带4种人工林凋落物动态特征

森林凋落物是森林生态系统能量与物质过程的重要环节。研究了南亚热带4种常见人工林凋落物特征,材料取自中国科学院鹤山丘陵综合试验站,人工林栽植于1984年,从2002年至2003年进行了每月凋落物测定,同时测定了地表凋落物量。人工林凋落物总量大小依次为马占相思(10.433 t/(hm2.a))>大叶相思(7.538 t/(hm2.a))>湿地松(6.445 t/(hm2.a))>荷木(5.541t/(hm2.a)),凋落物量年度间无显著变化,凋落叶量占总凋落物量的83.2%(马占相思)至93.7%(湿地松)。上半年凋落物量通常较平稳,下半年7~9月份多有一个峰值凋落期,主要原因是台风雨及叶子进入成熟期。除台风等因素引起激烈变化的月份外,二年度对应月份凋落物量极为相似。除大叶相思外,其它林型从14a林龄开始凋落物量有所下降。4种林型中,只有马占相思与湿地松的凋落物量与气温或降雨有显著的相关,特别是马占相思的总凋落物量与这些气候因素相关性最高。地表凋落物蓄积量大小为湿地松(13.81 t/hm2)>马占相思(13.53 t/hm2)>大叶相思(6.46 t/hm2)>荷木(5.02 t/hm2),马占相思的高蓄积量源于大凋落物量及较慢的分解速率,湿地松的高蓄积量源于针叶的难分解性。与世界其它类型的比较显示,低气温高纬度地区,地表凋落物蓄积量大大高于凋落物量,高温高湿的低纬度地区,地表凋落物蓄积量通常低于年凋落物量,但松林在不同纬度区,地表凋落物量均高于年凋落物量。     

浙江天童常绿阔叶林演替过程凋落物数量及分解动态

浙江天童常绿阔叶林演替过程森林凋落物量呈增长趋势,其中：乔木叶比例最大,其它器官组分在不同演替阶段的比例不一致,灌木叶和草本、树皮比例随着演替进程而呈减少趋势,树枝和繁殖器官则呈增大趋势。以分解袋法测得凋落物年失重率和指数方程模拟的分解系数Ｋ在演替过程中均呈增长趋势,这与年凋落物数量变化趋势相似。可见,随着演替进程,生物循环加快,群落自肥能力增强。     

亚热带森林凋落叶分解过程土壤节肢动物群落的变化特征

土壤动物群落结构和多样性可能随凋落物分解进程和基质质量的变化不断改变。为了解亚热带森林凋落叶分解过程中土壤节肢动物群落变化特征,以四川盆地亚热带森林麻栎（Quercus acutissima）和柳杉（Cryptomeria fortunei）凋落叶为对象,于2011-2015年采用分解袋法研究了2种凋落叶分解过程中土壤节肢动物组成、结构和多样性动态变化。整个研究期间,柳杉和麻栎凋落叶分解袋中共捕获土壤节肢动物3855只,分属于16目51科,且均以等节跳科和棘跳科为优势类群;麻栎凋落叶中土壤节肢动物的个体密度随分解进程呈现增加趋势,在分解的1079天达最高值后降低,而柳杉凋落叶则在分解的156天急剧增加后快速降低,2种凋落叶中土壤节肢动物类群数量具有相似的动态变化过程;2种凋落叶中土壤节肢动物总体以菌食性数量比例最高,腐食性最低,且随凋落叶分解进程,植食性土壤节肢动物占比明显下降,菌食性则上升;非度量多维尺度（NMDS）分析显示,2种凋落叶中土壤节肢动物群落组成具有显著差异,聚类分析表明,2种凋落叶土壤节肢动物群落结构相似性随分解进程不断降低。亚热带森林凋落叶分解过程中土壤节肢动物群落组成、结构和多样性受凋落叶类型影响。     

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.     

华南典型树种凋落叶的野外分解和溶解性有机质溶出动态

选用华南亚热带地区常见阔叶树种木荷和针叶树种湿地松的新近凋落叶,在野外分解0、30、60、90、150、210、240、365 d,分析溶出的溶解性有机质(DOM)浓度、组成和性质的变化,以及对土壤可溶性有机碳(DOC)的影响.结果表明: 随着分解的进行,尽管木荷叶片的DOM浓度高于松针,但是2种凋落叶DOM浓度、性质和物质组成变化规律一致;2种凋落叶的DOM浓度均呈下降趋势,芳香化程度和分子量增大,富里酸、腐殖酸类物质逐渐增多,可降解的简单芳烃蛋白(如酪氨酸)逐渐减少.在分解初期,DOM主要由亲水中性和酸性部分组成,易分解、易迁移,对表层土壤DOC影响不显著;在分解后期,DOM主要为腐殖酸和富里酸类物质,吸附性强,表层土壤DOC浓度显著下降.     

氮沉降对森林凋落物分解的影响

氮沉降增加作为全球变化的重要现象之一,已经并将继续对森林凋落物分解产生影响.综述了国内外氮沉降对森林凋落物分解影响及其机理的研究现状.氮沉降对凋落物分解的影响可分为直接影响和间接影响.氮沉降通过影响森林地被物组成和凋落物化学成分,间接影响凋落物分解.氮沉降对凋落物分解的直接影响表现为促进、无影响和抑制3种效果.分析了产生以上影响效果的作用机理,介绍了氮沉降对森林凋落物分解影响的研究方法,探讨了目前研究存在的问题,讨论了未来该方面研究的重点和方向.     

起始时间对亚热带森林凋落物分解速率的影响

运用分解袋法研究了不同布置时间的凋落物在亚热带森林分解的初期过程, 探讨了不同布置时间的凋落物经过相同时间分解的差异及环境因子对其分解速率特别是分解速率常数k的影响。结果表明: 在凋落物分解较快的鼎湖山季风常绿阔叶林, 不同时间布置的凋落物经过12个月的分解, 其残留率及k均存在较大的差异。不同布置时间的凋落物的分解率在前期(0-6个月)与其相应阶段的环境因子呈显著相关关系, 但与后期的环境因子相关性并不显著。不同布置时间的k值的变化范围为0.78-1.30, 起始于雨季的k值较大, 起始于旱季的较小(p < 0.001), 其大小与分解前期的环境因子相关性较高, 与整个分解过程中的环境因子相关性较低。因此, 凋落物的凋落时间可能影响其分解速率; 由于布置时间不同而导致k值估算的不准确将对森林生态系统的养分循环及其碳平衡的评估产生很大影响。     

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。     

森林凋落物分解及其对全球气候变化的响应

凋落物分解是重要的森林生态系统过程之一,受到气候、凋落物质量、土壤生物群落等生物和非生物因素的综合调控．迄今,有关不同森林生态系统和不同树种地上部分的凋落物动态、凋落物分解过程中的养分释放动态、生物和非生物因素对凋落物分解的影响等研究报道较多,但对地下凋落物的分解研究相对较少．近年来,森林凋落物分解对以大气CO2浓度增加和温度升高为主要特征的全球变化的响应逐步受到重视,但其研究结果仍具有很多不确定性．因此,未来凋落物生态研究的重点应是凋落物分解对土壤有机碳固定的贡献、地上／地下凋落物的物理、化学和生物学过程及其对各种生态因子（例如冻融、干湿交替）及交互作用的响应、凋落物特别是地下凋落物分解对全球气候变化的响应机制等方面．     

全球变化对陆地生态系统枯落物分解的影响

了解枯落物分解对大大二氧化碳浓度增高,气候变暖和降水变化的反应,对深入理解陆地生态系统土壤有机物形成和碳的固化能力（Carbonh sequestration)十分重要。通过分析业已发表的文献,实验室根系分解实验和美国西北部针叶林叶片的分解实验,旨在评估大气二氧化碳浓度增高,气候变暖和降水化对陆地生态系统枯落物分解的可能影响,大气二氧化碳浓度增高可通过降低枯落物质量和增加草原生态系统土壤水分间接地影响枯落物分离,根据17项研究结果,大气二氧化碳浓度加倍可导致木本和草本枯落物平均氮含量降低19．6％和9．4％;木质素／氮化值增高36．3％和5．5％,枯落物质地的降低通常导致枯落物分解减慢。气候变暖一般加速枯落物的分解,但是用于表示这种促进作用的Q10随着温度的增高而降低,全球降水变化对陆地生态系统枯落物分解的影响不但取决于现有水分条件而且还以决于降水变的程度。以美国西北部地的针叶林为例,降水改变对森林生态系统枯落物分解的影响将是 多元的,有的增加,有的降低,而有的相对不变,最后,指出了今后 在方该领域有待加强的几个研究方面。     

川西高山林线交错带凋落叶分解初期转化酶特征

胞外酶对于有机质的降解具有重要的作用。在凋落物分解过程中,酶活性不仅受到凋落物种类或基质质量的影响,还受到环境因素的影响。转化酶催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖,因此在凋落物分解早期,转化酶比降解难分解物质的酶具有更重要的作用。以川西高山林线交错带12种代表性凋落叶为研究对象,对林线交错带不同植被类型下的凋落叶转化酶活性以及物种和环境因子对转化酶活性的影响进行了研究。结果表明:同一植被类型下,12个物种转化酶活性具有极显著差异(P0.01)。物种、环境因子及其交互作用对转化酶活性有极显著的影响(P0.01)。初始纤维素含量与转化酶活性极显著正相关(P0.01)。初始木质素和总酚含量与转化酶活性极显著负相关(P0.01),能够共同解释转化酶活性变异的50.8%。不同植物生活型中,禾草类转化酶活性均为最高,这可能与禾草类较高的初始纤维素含量、较低的木质素和总酚含量有关。多元线性回归分析表明,凋落叶含水量能单独解释转化酶活性变量的62.1%,是环境因子中最重要的变量。从植被类型来看,大多数物种的转化酶活性在针叶林中均极显著高于高山草甸和灌丛(P0.01),这可能与针叶林中凋落叶的含水量最高且雪被最厚有关。历经一个雪被期分解后,凋落叶初始质量与环境因子的综合作用能够解释转化酶活性变异的79.1%,表明川西高山林线交错带凋落叶分解前期转化酶活性主要受初始木质素含量、总酚含量和含水量的调控。在全球气候变化情景下,凋落物水分含量的变化将会强烈的影响凋落叶分解前期的转化酶活性。     

模拟干旱和磷添加对热带低地雨林叶凋落物分解的影响

凋落物是植物在其生长发育过程中新陈代谢的产物,是土壤有机质输入的重要途径,凋落物分解是生态系统养分循环的关键过程之一。在全球气候变化背景下,热带地区干旱事件发生的频率和强度均在增加,同时,普遍认为热带地区受磷(P)限制,所以探讨干旱胁迫和土壤磷可用性对热带地区叶凋落物分解的影响及两者是否存在交互效应十分必要,有助于了解干旱对该区叶凋落物分解的影响机制以及是否受土壤磷调控。依据植物多度、碳固持类型、叶质地,以海南三亚甘什岭热带低地雨林的4个树种叶凋落物(铁凌 Hopea exalata、白茶树 Koilodepas bainanense、黑叶谷木 Memecylon nigrescens、山油柑 Acronychia pedunculata)为实验材料,依托2019年在该区建成的热带低地雨林模拟穿透雨减少、磷(P)添加双因素交互控制实验平台,包括干旱(D -50%穿透雨)、P添加(P +50Kg P hm^-2a^-1)、模拟干旱×P添加(DP -50%穿透雨×+50Kg P hm^-2a^-1)、对照(CK)4个处理,且4种处理随机分布于3个区组,即设置了3个重复。使用常规的凋落物分解袋法探究实验处理对4个树种叶凋落物的分解系数、碳(C)、氮(N)元素动态变化的影响。结果表明:不同树种的叶凋落物因基质质量不同分解存在差异。模拟干旱处理对叶凋落物C、N损失产生抑制作用,但是对不同树种叶凋落物的抑制作用不同,原因是干旱处理通过抑制土壤分解者活动、减弱凋落物的物理破碎作用,间接抑制凋落物分解,并且由于高质量(含N量高)凋落物受微生物分解者影响较大,所以该凋落物分解受干旱抑制程度较大;P添加处理对叶凋落物C损失存在促进作用、N损失存在抑制作用,原因是土壤中P含量的升高,提高了微生物分解高C物质的能力,以及当土壤中P含量较高时,间接抑制微生物通过分解凋落物获取养分或者促进微生物优先完成自身生长代谢需要而不是合成分解凋落物所需要的酶,导致叶凋落物N损失下降;模拟干旱与P添加处理存在显著交互效应,P添加处理缓解或反转了干旱胁迫对叶凋落物分解的抑制作用。以上结果表明,不同基质质量的凋落物分解存在差异,对干旱胁迫的响应不同;在叶凋落物分解过程中,P添加促进C损失、抑制N损失;此外,在热带低地雨林,土壤中P可用性变化可调节干旱对凋落物分解的影响。     

全球气候变暖对凋落物分解的影响

凋落物分解作为生态系统核心过程,参与生态系统碳的周转与循环,影响生态系统碳的收支平衡,调控生态系统对全球气候变暖的反馈结果。全球气候变暖通过环境因素、凋落物数量和质量以及分解者3个方面,直接或间接地作用于凋落物分解过程,并进一步影响土壤养分周转和碳库动态。气候变暖可通过升高温度和改变实际蒸散量等环境因素直接作用于凋落物分解。气候变暖可引起植物物种短期内碳、氮和木质素等化学性质的改变以及群落中物种组成的长期变化从而改变凋落物质量。在凋落物分解过程中,土壤分解者亚系统作为主要生命组分(土壤动物和微生物)彼此相互作用、相互协调共同参与调节凋落物的分解过程。凋落物分解可以通过改变土壤微生物量、微生物活动和群落结构来加快微生物养分的固定或矿化,以形成新的养分利用模式来改变土壤有机质从而对气候变化做出响应。未来凋落物分解的研究方向应基于大尺度跨区域分解实验和长期实验,关注多个因子交互影响下,分解过程中碳、氮养分释放、地上/地下凋落物分解生物学过程与联系、分解者亚系统营养级联效应等方面。