潮汐涨落导致的植物残体异位分解是河口湿地最常见的分解方式,研究分解环境变化下残体的分解及其养分释放对深入了解河口湿地养分循环具有重要意义.为此,2021年3-12月,在闽江河口互花米草(Spartina alterniflora)分布区,以自然环境梯度作为分解环境变化研究的替代系统,由陆向海方向布设入侵7年的互花米草湿地(M7,残体记为L7)、新近入侵1年的互花米草湿地(M1,残体记为L1)以及入侵前的光滩(BF)3个分解样地,采用分解袋法模拟研究了分解环境变化对不同入侵年限互花米草残体(L7和L1)分解及磷养分释放的影响.结果表明,分解环境变化可对残体分解速率产生显著影响.L7在M1和BF环境中的分解相比其在原来环境中(M7)更快,而L1在M7和BF环境中的分解相比其在原来环境中(M1)更慢.分解环境变化导致的L7或L1分解速率的改变一方面取决于分解环境中关键环境因子(温度和pH)的变化,另一方面与分解环境变化导致的残体质量(碳氮比和氮磷比)发生改变有关.相较于原分解环境,分解环境的变化导致L7的总磷(TP)含量整体增加,而L1的TP含量降低,但二者TP含量均在M1分解环境中最高.残留率是影响不同分解环境下残体TP含量变化的共性因素,而分解环境变化引起的主要环境因子(电导率)和残体质量改变是导致TP含量存在差异的重要原因.不同分解环境下L7和L1的磷养分在分解期间均表现为不同程度的净释放.研究发现,L7和L1的分解速率及磷养分释放量均在M1分解环境中较高,说明残体在该分解环境中的磷养分归还速率可能更快,而这有利于提高对新近入侵互花米草的磷养分的供给能力.

选择闽江河口鳝鱼滩西北部的纯芦苇湿地为研究对象,基于野外氮负荷增强分解试验,探讨了氮负荷增强对芦苇残体分解及其养分释放的影响.试验设置了 4个氮负荷水平,即NL0(无氮负荷处理,0 g N m-2 a-1)、NL1(低氮负荷处理,12.5 g N m-2 a-1)、NL2(中氮负荷处理,25.0 g N m-2 a-1)和NL3(高氮负荷处理,75.0 g N m-2 a-1).结果表明,不同氮负荷处理下残体的分解速率整体表现为 NL2(0.00284 d-1)＞NL1(0.00263 d-1)＞NL0(0.00257 d-1)＞NL3(0.00250d-1),低氮和中氮负荷总体促进了残体分解,而高氮负荷抑制了残体分解,原因主要与不同处理下残体分解过程中基质质量及pH的明显改变有关.不同氮负荷处理下,残体中的全碳(TC)含量在分解期间均呈不同波动变化特征;全氮(TN)和全磷(TP)含量均在分解初期(0-30 d)骤然降低,之后则呈不同波动变化,其中TN含量呈波动上升变化,而TP含量呈小幅波动变化.残留率是影响不同氮负荷处理下残体分解期间碳(C)、氮(N)和磷(P)净释放的共性因素,而氮负荷增强导致的残体基质质量(C/N、C/P、N/P)和主要环境因子(pH、电导率(EC))改变影响了其释放强度.研究发现,在氮负荷增强背景下残体养分的累积与释放发生了明显改变,闽江河口氮负荷水平的增加整体将抑制芦苇残体中C、N养分的释放,但其在分解中后期(90-240 d)可能对P养分释放具有较为明显的促进作用.

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,50 kg·hm-2·a-1)和高N(HN,150 kg·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,凋落物处理主要影响凋落物分解过程中Mn的含量,并且凋落物Mn含量在凋落物分解响应N输入的过程中可能起着关键作用.

细根分解是土壤生态系统养分归还的主要途径,为进一步掌握森林生态系统的物质循环特征,以川中丘陵区林窗改造补植阔叶树种5年生香椿人工林(Toona sinensis)为研究对象,应用埋袋法测定细根在50 m2(L1)、100 m2(L2)和150 m2 (L3)林窗内1年的分解速率,同时探讨细根分解自身养分释放动态.结果显示,香椿细根在前90 d分解最快,随着时间的推移,细根分解速率减缓,在分解365 d后,L1、L2和L3内香椿细根分解残留率分别为75.44％、73.92％和72.07％.香椿细根分解速率L3＞L2＞L1.并且在3种不同大小林窗内香椿1-3级、4级和5级细根1年的分解过程中碳、磷和钾浓度整体表现为下降趋势,氮、钙和镁整体表现为增加趋势.综上表明,林窗式改造对香椿细根分解和养分释放产生了一定影响,并且随林窗面积的不同而发生变化,有利于提高森林生态系统的服务功能.

全球气候变化背景下,大气氮沉降和降水变化日益显著,其对荒漠草原凋落物分解的影响存在很大的不确定性.采用裂区设计,设置主区为自然降雨、增雨30％和减雨30％3个水分处理,副区为0(N0)、30(N30)、50(N50)和100 kg·hm-2·a-1(N100)4个氮素水平,经过21个月(2016年1月-2017年10月)水氮处理,研究水氮共同作用对荒漠草原常见物种猪毛菜、短花针茅和木地肤3种植物凋落物分解的影响.结果表明:3种凋落物干物质残留率随时间增加而减少,用Olson负指数衰减模型拟合效果较好,凋落物分解系数(k)大小为猪毛菜＞短花针茅＞木地肤.增雨30％N100处理分解系数最高,为0.028.单因素处理下,增雨30％和N50的凋落物分解最快.水氮共同作用下,增雨30％N100处理凋落物分解最快.3种凋落物初始化学全氮含量大小为猪毛菜＞短花针茅＞木地肤,猪毛菜和短花针茅k值与全氮含量呈显著正相关;全碳含量、纤维素含量、木质素含量、C/N、木质素/N和纤维素/N大小为木地肤＞短花针茅＞猪毛菜,猪毛菜k值与各指标均呈显著负相关,短花针茅和木地肤k值与C/N、木质素/N和纤维素/N均呈显著负相关.猪毛菜分解最快,木地肤分解最慢.适量的水、氮添加有利于荒漠草原凋落物的分解,可以促进土壤养分循环,对荒漠草原可持续发展及生态平衡有积极作用.

以大连西郊国家森林公园作为样地,以黑松和辽东栎两种叶凋落物作为分解基质,采用两种不同网孔的凋落物袋法,从土壤线虫群落组成、凋落物分解速率、凋落物养分释放、土壤线虫群落多样性及其与凋落物理化指标的相关性等几个方面来探究森林凋落物分解的主场效应及土壤线虫群落的作用.结果表明:研究期间共鉴定出4570条土壤线虫,隶属于35个属.0.1mm网袋中共鉴定4407条线虫,远高于0.02mm网袋的163条;而0.02mm网袋控制了土壤线虫参与凋落物分解,可视为仅由微生物参与分解过程.凋落物在主场与客场分解损失率差值(Ph-Pa、Qh-Qa)、元素残留率差值(Pa-Ph、Qa-Qh)总体呈增加趋势,说明土壤线虫对主场凋落物分解作用明显.凋落物质量损失和C、N释放量表现为0.1mm网袋＞0.02mm网袋,主场＞客场,主场与客场存在一定差异,表明土壤线虫促进了凋落物分解,且对主场凋落物分解贡献较大.主场线虫数量和种类较多,调控着微生物的群落结构及活动,进而加速了凋落物分解和养分释放,同时主场效应又决定着凋落物的分解速率和养分释放.研究结果可为今后森林凋落物分解的相关研究中主场效应、客场效应以及土壤生物驱动效应研究提供参考.

橡胶树凋落叶在橡胶林生态系统养分循环中起着重要的作用,研究凋落叶的分解和养分释放特性及其影响因素,对资源的循环利用及指导高效施肥具有重要意义.在海南省天然橡胶主产区选取橡胶林地进行凋落叶原位分解试验,研究坡度和埋深对橡胶树凋落叶干物质分解特性、养分元素释放规律及其物质成分红外光谱特征的影响.结果表明,凋落叶分解速率明显受到坡度和深度的影响;分解9个月后,干物质残留率高低顺序为坡地覆盖(39.6％)＞平地覆盖(26.8％)＞平地埋深(11.2％)＞坡地埋深(6.9％);凋落叶的损失符合Olsen指数衰减模型(P＜0.01),各处理凋落叶干物质分解95％所需要的时间分别为29.3、20.5、12.8和13.2个月;各处理C/N比从最初的25.1下降到12.7、14.4、16.2和16.9.分解期间各处理养分残留率差异显著(P＜0.05);分解9个月后,坡地覆盖处理S-Ⅰ养分元素C、N、P、K、Ca、Mg的残留率最高,分别为10.9％、21.6％、10.7％、9.7％、10.4％、7.9％,而坡地埋深处理S-Ⅱ最低,分别为3.8％、6.5％、3.4％、2.3％、0.8％、2.1％.傅里叶红外光谱(FTIR)分析显示,凋落叶分解前后在3387 cm-1、1734 cm-1处的吸收峰强度明显减弱,表明纤维素、半纤维素、木质素、多糖、脂肪族等碳水化合物遭到分解;1050 cm-1处的吸收峰向低频方向位移了17 cm后变为1033 cm-1,表明分解破坏了凋落叶原有的可溶性糖和纤维素C-C键和C-O键伸缩振动.综上所述,埋深处理有利于加速凋落叶物质分解和养分元素释放速率;建议橡胶树生产中将凋落叶与表土混合或压青处理,提高橡胶林养分循环效率.

2016-2017年,以闽江口鳝鱼滩西北部互花米草(SA)入侵初期与短叶茳芏(CM)形成的典型交错带植物残体为研究对象,基于野外原位分解试验,通过设定无淤积强度(S0,0 cm/a)、当前淤积强度(S5,5 cm/a)和未来淤积增强(S10,10 cm/a)3种处理,模拟互花米草入侵初期导致的淤积作用对其自身以及短叶茳芏残体分解及硫养分释放的影响.结果 表明,随着互花米草入侵导致的淤积强度的增加,互花米草和短叶茳芏残体的分解速率均明显降低;与S0相比,二者在S5与S10处理下的分解速率分别降低49.09％(SA)、35.14％(CM)和56.36％(SA)、44.59％(CM).随着淤积强度的增加,互花米草和短叶茳芏残体分解过程中的TS含量整体均呈增加趋势,且其对短叶茳芏TS含量变化的影响较为明显;互花米草和短叶茳芏残体在分解过程中均表现为不同程度的硫释放,但随淤积强度的增加,二者硫释放量均呈降低趋势,且在相同淤积强度下,前者的硫释放量要高于后者.不同淤积强度下残体分解速率及硫养分释放强度的差异不仅与分解环境中的EC密切相关,且与残体残留率、初始基质质量(C/N和C/S)以及淤积导致养分条件改变而对分解过程中残体基质质量的影响有关.研究发现,随着淤积强度的增加,两种残体的分解速率及硫释放强度均降低;但在相同淤积强度下,短叶茳芏残体的分解速率和硫释放量均大于互花米草.

细根(直径≤2 mm)是森林生态系统重要的碳库之一,其寿命短、代谢活性高,对外界环境变化十分敏感.了解不同营林措施对细根分解和养分释放的影响,对于合理开展森林经营管理具有重要意义.以三峡库区马尾松(Pinus massoniana)飞播林为对象,设置未择伐(NC)、除灌(SC)、伐除非马尾松(NPMC)和伐除优势马尾松(DPMC)等营林措施,在处理3年后,利用分解袋法研究不同营林措施对相同初始基质质量的马尾松细根分解和养分释放的影响.经过1年的分解,不同营林措施明显改变了土壤温湿度、土壤养分以及土壤微生物量碳氮,而对马尾松细根分解速率的影响不显著(P＞0.05),细根分解速率与各环境因子间均无显著相关性.在分解过程中,各营林措施的细根C残留率逐渐降低,表现为DPMC＞SC＞NC＞NPMC.N呈现先逐渐累积后释放的状态,P呈现释放-累积-释放的状态,且抚育择伐显著降低了P释放速率.短期来看,不同营林措施造成的林内环境因素变化不足以成为影响马尾松细根分解的主导因素,细根初始基质质量仍是影响细根分解的决定性因素.抚育择伐提高了细根C释放速率,降低了N和P元素的释放速率.

凋落物分解是陆地生态系统养分循环的关键过程,是全球碳(C)收支的一个重要主要组成部分,正受到全球大气氮(N)沉降的深刻影响.探讨大气氮沉降条件下森林凋落物的分解,有利于揭示森林生态系统C平衡和养分循环对全球变化的响应.选择福建沙县官庄林场1992年栽种的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,自2004年开始野外模拟氮沉降试验,至今12年.氮沉降处理分4个水平,N0、N1、N2和N3分别为0、60、120、240 kg N hm-2 a-1.2015年12月开展分解袋试验,对经过氮沉降处理12年的凋落物(叶、枝、果)进行模拟原位分解,每3个月收回一次分解袋样品,为期2年,同时测定凋落物干物质残留量及其C、N和磷(P)含量.结果 表明,经2年分解后,氮沉降条件下凋落物叶、枝和果的干物质残留率平均值分别为27.68％、47.02％和43.18％,说明分解速率大小依次为叶＞果＞枝.凋落物叶、枝和果的分解系数平均为0.588、0.389和0.455,周转期(分解95％年限)分别为4-5年、6-8年和5-7年.低-中氮处理(N1和N2)均促进凋落物叶、枝和果的分解,以N1的效果更明显,而N3起到抑制作用.N1处理的凋落物叶、枝和果的周转期分别为:4.50年、6.09年和5.85年,N2处理的分别为4.95年、8.16年和6.19年.模拟氮沉降在一定程度上增加了凋落物叶、枝和果分解过程中的N和P含量,但降低了C含量.凋落物叶、枝和果分解过程中C元素呈现释放-富集-释放模式,N和P元素呈现释放与富集交替,除枝的N元素外,其他均表现为释放量大于富集量.