不同季节亚热带常绿阔叶林6个树种凋落叶钙、镁、锰的释放特征

采用凋落物分解袋法,研究了亚热带常绿阔叶林区马尾松、柳杉、杉木、香樟、红椿、麻栎6个典型树种凋落叶的Ca、Mg、Mn在第一个分解年不同雨热季节的释放特征.结果表明：经历1年的分解,6种凋落叶Ca、Mg、Mn释放率分别为-13.8%～92.3%、4.0%～64.8%和41.6%～81.1%.马尾松和香樟凋落叶Ca释放动态呈现富集-释放模式,其余4种凋落叶整体上呈现释放的模式;香樟凋落叶Mg释放动态呈现富集-释放模式,其余5种凋落叶呈现直接释放模式;柳杉和红椿凋落叶Mn释放动态呈现富集-释放模式,其余4种凋落叶呈现直接释放模式.凋落叶Ca、Mg、Mn的释放明显受到季节性降雨的影响,且因凋落叶种类不同而有差异.Ca、Mg、Mn在雨季的释放率和释放量均高于旱季.初始养分含量和降雨量是影响凋落物分解过程元素释放的重要因子.     

亚热带常绿阔叶林6个常见树种凋落叶在不同降雨期的分解特征

地处长江上游的四川盆地亚热带常绿阔叶林具有典型雨热同季的气候特点,季节性干湿交替可能显著影响凋落物分解,但迄今缺乏相应的报道。因此,采用凋落物分解袋法,研究了常绿阔叶林区最具代表性的马尾松(Pinus massoniana)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliata)、麻栎(Quercus acutissima)等6种凋落叶在第1年不同雨热季节的分解特征。结果表明,经历1a的分解,6种凋落叶质量残留率大小顺序依次为:红椿(27.90%)柳杉(41.39%)杉木(48.93%)麻栎(49.62%)马尾松(68.82%)香樟(72.23%),6种凋落叶在不同干湿季节质量损失差异显著(P0.05)。阔叶树种在旱季(MRS、SRS和WRS)的质量损失显著高于针叶树种。雨季(ERS和LRS)对6种凋落叶质量损失的贡献率(69.73%—89.68%)均明显大于旱季(10.32%—30.27%)。6种凋落叶在不同时期中质量损失速率差异显著(P0.05),且6种凋落叶在雨季的质量损失速率明显高于旱季。相关分析结果表明,凋落叶质量损失及其速率均与降雨量和温度呈极显著(P0.01)正相关关系。凋落叶质量损失与初始C、木质素含量及C/N、木质素/N极显著(P0.01)负相关,与N含量极显著(P0.01)正相关。这些结果表明亚热带地区森林凋落物分解的质量损失主要发生在雨季,雨季温湿度的改变可显著影响凋落物分解过程。     

模拟氮沉降和降雨对华西雨屏区常绿阔叶林凋落物分解的影响

从2013年11月至2015年5月,采用凋落物分解袋法,设置了对照(CK)、氮沉降(N)、减雨(R)、增雨(A)、氮沉降+减雨(NR)、氮沉降+增雨(NA)6个处理水平,研究了模拟氮沉降和降雨对华西雨屏区常绿阔叶林凋落物分解的影响。结果表明:华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解较快,凋落枝分解较慢;凋落物夏季分解较快,其他季节分解较慢。经过18个月的分解后,凋落叶和枝的质量残留率分别为45.86%和86.67%,凋落叶分解50%需要的时间为1.42 a,比枝短6.19 a。各处理凋落物叶分解系数表现为:k(A)k(CK)k(NA)k(N)k(R)k(NR),凋落枝质量残留率表现为:NNRRNACKA。模拟氮沉降、减雨和增雨处理凋落叶分解50%分别需要1.79、1.94a和1.36a,凋落枝分解50%分别需要8.84、8.63 a和6.47 a。各处理凋落叶分解95%需要5.37—11.33 a,凋落枝分解95%需要27.41—33.84 a。同一氮沉降条件下,增雨处理促进凋落叶分解,减雨处理抑制凋落叶分解;同一降雨条件下,氮沉降抑制凋落叶分解。氮沉降或降雨对凋落物的分解产生显著影响(P0.05),其交互作用影响不显著(P0.05)。可见,在氮沉降持续增加和降雨格局改变的背景下,增雨促进了华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物的分解,氮沉降和减雨抑制了凋落物的分解,模拟氮沉降和降雨对凋落物的分解交互作用表现不明显。     

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。     

四川盆地亚热带常绿阔叶林不同物候期凋落物分解与土壤动物群落结构的关系

为了解植物生长不同物候时期凋落物分解过程中土壤动物群落结构动态及其与凋落物分解的关系,以四川盆地亚热带常绿阔叶林典型人工林树种马尾松和柳杉,次生林树种香樟和麻栎凋落物为研究对象,采用凋落物分解袋试验研究,凋落物分解过程中土壤动物的群落特征。4种凋落物分解袋共获得土壤动物8047只,其中,柳杉(2341只)>香樟(2105只)>马尾松(2046只)>麻栎(1555只)。其中,秋末落叶期、萌动期和展叶期,马尾松凋落物袋中主要以捕食性土壤动物为优势类群,而后以菌食性土壤动物为主;香樟凋落物袋中除秋末落叶期和叶衰期以菌食性土壤动物为主要优势类群外,其他各时期均以捕食性土壤动物为主要优势类群;柳杉凋落物分解各时期均以菌食性土壤动物为主要优势类群;麻栎凋落物分解在前3个时期以菌食性为主,而后以植食性土壤动物为主要优势类群。相关分析表明,在秋末落叶期和萌动期土壤动物的个体密度主要和氮、磷含量及其格局密切相关,叶衰期主要和难分解组分木质素显著相关。除在秋末落叶期土壤动物对凋落物分解的贡献率与土壤动物的个体密度显著相关外,其余主要物候关键时期均与土壤动物的类群密度及其食性显著相关。     

氮添加和凋落物处理对华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解的影响

为探究氮(N)沉降和凋落物输入量改变对凋落叶分解的影响,该研究于2014年6月至2019年6月,以华西雨屏区处于N饱和状态的常绿阔叶林为研究对象,设置N添加和凋落物处理双因素实验,其中N添加处理分别为对照(CK, 0 kg·hm^–2·a^–1)、低N(LN,50kg·hm^–2·a^–1)和高N(HN,150kg·hm^–2·a^–1),凋落物处理分别为凋落物输入量不变(L0,不改变凋落物输入),减少(L-,减少50%)以及增加(L+,增加50%)。结果表明:6年N添加处理对该森林生态系统地上凋落物产量影响不显著; N添加处理显著抑制凋落叶分解,且N添加量越高,凋落叶分解抑制作用越强;N添加显著降低分解后期凋落叶中锰(Mn)的残留率,促进Mn的释放;凋落物输入量的增减处理未显著改变凋落叶分解速率,而凋落物增减处理升高了凋落叶中Mn的残留率,减缓Mn的释放; N添加和凋落物处理交互作用不显著。该研究表明亚热带N饱和常绿阔叶林凋落叶分解受N沉降的直接影响显著,凋落物处理...     

模拟酸雨对亚热带典型树种叶凋落物分解的影响

通过在酸雨胁迫下中国亚热带典型树种马尾松(Pinus massoniana Lamb.)、木荷(Schima superba Gardn. et Champ.)、青冈 (Cyclobalanopsis glauca (Thunberg) oersted)叶凋落物分解的比较研究,试图分析亚热带区域日益严重的酸雨是否会对森林凋落物的分解产生影响,从而揭示酸雨胁迫下凋落物分解的变化规律.利用网袋法进行试验,共设计有3个区组:酸雨对照处理(pH5.6)、中度酸雨胁迫(pH4.0)、重度酸雨胁迫(pH2.5).试验结果表明:酸雨对3种亚热带树种凋落叶片的影响比较显著,通常会减慢凋落分解的速率.酸雨对照处理(pH5.6)、中度酸雨胁迫(pH4.0)和重度酸雨胁迫(pH2.5)三个处理对分解系数的影响,马尾松的分别为:0.49、0.34、0.25;木荷的分别为:0.70、0.34、0.32;青冈的分别为:0.64、0.23、0.21;酸雨对马尾松、木荷、青冈叶的凋落物的干重剩余率影响的大小为:pH(2.5)>pH(4.0)>pH(5.6).中度酸雨处理(pH4.0)和重度酸雨处理(pH2.5)影响叶凋落物分解95%的时间分别推迟了:马尾松2.697a、5.869a;木荷4 531a、5.082a;青冈8.344a、9.584a.     

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.     

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。     

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。     

耕作方式对绿洲灌区农田土壤有机碳及其分布的影响

依托自2005年开始的田间定位试验,分析了传统平作(CT)、垄作沟灌(FRB)、固定道垄作(PRB)和固定道平作(ZT)4种耕作方式下绿洲灌区农田0～90 cm土层中土壤总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)含量和微生物生物量碳(SMBC)及其分布特征.结果表明: 4种耕作方式下土壤TOC、POC和SMBC在土壤剖面中的垂直分布特征相似,有机碳含量随着土层深度的增加而递减,且处理之间差异逐渐减小.PRB可显著提高TOC、POC含量和SMBC,不同耕作方式下各土层有机碳含量表现为PRB>ZT>FRB>CT.与CT相比,0～10 cm土层中PRB、ZT和FRB处理TOC含量分别增加11.1%～24.8%、9.1%～18.7%和7.8%～8.2%,POC含量分别增加24.1%～26.5%、17.3%～18.7%和-8.2%～10.8%,SMBC分别增加20.5%～28.3%、10.4%～15.2%和3.5%～3.7%.TOC对POC具有明显促进作用.PRB能显著增加土壤POC分配比例,增加有机碳积累.     

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。     

亚热带溪流中树叶凋落物多酚含量对树叶分解过程的影响

利用邻二氮菲-铁(Ⅲ)分光光度法测定了蒲桃与人面子树叶在二级溪流中分解时植物多酚含量的变化,并研究了多酚含量对树叶分解速率、底栖动物定殖以及微生物呼吸量的影响。结果表明,蒲桃叶片中初始多酚含量(19%)比人面子树叶的含量高(6%),其分解速率(分解系数k=0.01d^-1)比人面子树叶慢(k=0.04d^-1)。研究还发现,蒲桃叶片上的微生物呼吸量比人面子的低(每克叶片单位时间的耗氧量分别为0.2和0.4毫克),而且底栖动物中撕食者的种类和数量也比人面子树叶少。说明蒲桃叶片中较高的多酚含量抑制了微生物的活性和底栖动物的取食,从而减缓了蒲桃树叶的分解进程,表明叶片中多酚含量与树叶凋落物分解速率呈负相关关系。     

亚热带森林树种多样性对凋落叶分解胞外酶活性的影响

森林生物多样性与生态系统功能关系是当前群落生态学的热点研究领域。然而, 以往研究更多聚焦在森林植物多样性丧失对群落生产力的影响, 而对森林凋落物分解的相关研究稍显不足。森林凋落叶分解的快慢直接受控于凋落物分解者分泌的胞外酶的活性, 后者更是指示森林生态系统养分循环的重要指标之一。本研究依托我国江西亚热带森林生物多样性与生态系统功能控制实验, 通过对不同植物多样性梯度样方内目标树种凋落叶胞外酶活性、理化性质以及腐生真菌的分析, 探索树种多样性丧失对胞外酶活性的影响及其调控机制, 以探讨森林树种多样性对地表、地下生态过程和功能的影响。结果表明, 样方水平树种多样性丧失显著影响胞外酶的活性, 除单种样方外, 随着样方水平树种丰富度的增加, 胞外酶活性呈现出增长趋势; 与碳周转相关的α-葡萄糖苷酶(AG)、β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CB)在树种多样性最大时活性达到最高; 而木糖苷酶(XS)以及与氮、磷和顽拗有机养分分解相关的N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(AP)和多酚氧化酶(PPO)在树种多样性较低时活性较高。针对目标树种周围的邻居树种多样性进一步分析发现, 各胞外酶活性随着邻居树种多样性的变化呈“单峰”响应趋势, 酶活性大多在邻居树种丰富度为6时呈现峰值。研究发现真菌分解者在胞外酶活性对植物多样性的响应上可能存在重要的调控作用, 可以推测树种多样性通过改变腐生真菌分解者的群落结构和多度, 从而影响胞外酶活性。     

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。