为了揭示我国不同蜜环菌Armillaria 的木腐特性,本研究以我国 8 个蜜环菌种为材料,采用蜜环菌液接种 1 cm3 的枹栎Quercus serrata木方,置于 23℃下培养 60 d和 120 d,采用重量法、Klason法、硫酸水解法和盐酸水解法测定木材质量、纤维素含量、木质素含量和半纤维素含量,研究各蜜环菌株的木腐能力及差异性.结果表明,各蜜环菌种对枹栎木质量损失率排序为:CBS M(A.borealis)>CBS A(A.sinapina)=CBS J(A.qinii)=CBS H(A.bruneocystidia)=CBS F(A.sinensis)=CBS B(A.gallica)>CBS N(A.violacea)=CBS D(A.ostoyae);木质素的分解能力排序为:CBS M=CBS A=CBS J>CBS H=CBS B=CBS F>CBS N>CBS D;纤维素降解利用率排序为CBS H=CBS A>CBS B>CBS J>CBS F>CBS D>CBS M>CBS N;半纤维素分解能力排序为:CBS M>CBS J>CBS H=CBS A=CBS F=CBS N>CBS B>CBS D;木质纤维素总量消耗排序为:CBS H>CBS A>CBS J>CBS B>CBS F>CBS M>CBS D>CBS N.我国主要蜜环菌的木腐能力在木腐真菌类群中处于中等以下水平.在蜜环菌属内,各菌种之间腐朽能力的多样性表现为对凋落物不同组成降解能力存在显著的差异和腐朽类型的可变性,其形成的原因可能与其适应森林生态系统物种多样性有关.本研究可为理解森林生态系统中凋落物的降解和碳循环的机理提供部分理论指导,同时为我国天麻栽培蜜环菌选育提供参考.

根系向凋落物层生长是森林生态系统中存在的普遍现象,研究根系和菌根真菌如何调控凋落物分解对理解森林生态系统的养分循环具有重要意义.通过在亚热带楠木(丛枝菌根树种)和格氏栲(外生菌根树种)人工林中进行了 2年的凋落物互换和菌根排除实验,研究根系及其共生菌根真菌如何影响森林凋落物的分解速率和主场效应.结果发现:经过720 d的分解,在楠木人工林中,根系的存在促使楠木和格氏栲凋落物的分解速度分别提高了 29％和47％,而在格氏栲人工林中,根系存在对格氏栲凋落物分解无显著影响,但增加了楠木凋落物的分解速率.此外,楠木人工林中,有根和无根处理下凋落物分解均无主场效应,而格氏栲人工林凋落物仅在根系存在的情况下显示出负的主场效应.进一步发现格氏栲凋落物的负主场效应归因于楠木人工林凋落物层更大的腐生真菌丰度和更强的磷降解酶活性.结果表明,在亚热带不同菌根类型树种中,菌根真菌与腐生真菌的相互作用(拮抗或促进),很有可能通过影响磷降解酶的活性,进而影响凋落物的分解率和主场效应.

总酚和缩合单宁作为重要组分参与并调控森林凋落物的分解过程,其可能受到林窗直接或间接的影响.该研究以川西亚高山6种常见植物(包括方枝柏(Juniperus saltuaria)、岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)、四川红杉(Larix mastersiana)、红桦(Betula albosinensis)、康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum))凋落叶为研究对象,在林窗内外不同位置(林窗中心、林冠林窗、扩展林窗、郁闭林下)进行为期3年的原位分解实验,探究凋落叶总酚和缩合单宁在3年分解过程中冬季和生长季节的动态特征.研究发现凋落叶总酚和缩合单宁均在分解第一年具有较高的损失速率,分别为10.76和8.5 mg·d-1;林窗对酚类物质降解的影响随分解进程逐渐减弱并具有明显的季节性差异;6种凋落叶总酚含量均在生长季降低较快,且初始缩合单宁含量较高的凋落叶在第一年冬季有较高的缩合单宁损失速率.研究表明森林林窗内的凋落叶在长期分解过程中,其酚类物质的降解受凋落叶质量和季节差异的影响更为显著.研究结果有利于深入认识森林生态系统中凋落物的分解特征和物质循环过程,可为亚高山森林的有效经营管理提供一定的科学数据.

植物多酚类物质是森林凋落物中的重要组分,其含量的多寡在一定程度上决定了凋落物的分解速率.然而,凋落物分解过程中多酚类物质的降解动态仍不十分清楚.因此,以四川盆地亚热带常绿阔叶林最具代表性的3个针叶树种马尾松(Pinus massoniana)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)和3个阔叶树种香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliata)、麻栎(Quercus acutissima)凋落叶为对象,采用凋落物分解袋法,研究了6种凋落叶多酚类物质在第一年不同降雨期间的降解特征.结果表明:自微量降雨期起至雨季前期止,6种凋落叶多酚类物质具有一致的降解动态,降解率均表现为随着降水量的增加而增加;自雨季后期之后,多酚类物质含量均处于稳定状态.第一个分解年,6种凋落叶多酚类物质降解率大小顺序依次为:红椿(100％)＞柳杉(97.81％)＞杉木(94.45％)＞麻栎(93.67％)＞马尾松(93.06％)＞香樟(91.64％).分解初期旱季两时期(微量降雨期和春季少雨期),6种凋落叶多酚类物质均有较大的降解量,其降解率占全年降解率的42.16％-71.20％.并且,除香樟以外的5种凋落叶多酚类物质大量降解释放发生在雨季前期,占全年降解率的44.46％-55.72％.此外,凋落叶多酚类物质初始含量与其降解率呈显著的二次函数关系.可见,降雨是湿润亚热带常绿阔叶林区凋落物多酚类物质降解的关键驱动因子之一,树种组成是影响凋落物多酚类物质降解的内部因素.

采用凋落物分解袋法,研究四川低山丘陵区马尾松与檫木、香椿、香樟3种阔叶树种的混合凋落叶及纯马尾松凋落叶分解过程中总酚和缩合单宁的变化特征.设置马尾松∶檫木质量比为6∶4、7∶3、8∶2,马尾松∶香椿质量比为6∶4、7∶3、8∶2,马尾松∶香樟质量比为6∶4、7∶3、8∶2混合处理.结果表明:经过180 d的分解,纯马尾松凋落叶缩合单宁的降解率为84.4％,混合凋落叶缩合单宁的降解率均高于纯马尾松凋落叶.在所有组合中,马尾松∶香樟6∶4混合凋落叶的缩合单宁和总酚降解率最高,分别为90.3％和68.6％,凋落叶的混合促进了马尾松凋落叶缩合单宁和总酚的分解.随着分解时间的延长,马尾松与3种阔叶凋落叶所有混合处理缩合单宁的降解率均呈现先上升后趋于稳定的趋势.而纯马尾松凋落叶、马尾松∶香樟(7∶3)和马尾松与香椿的所有混合处理总酚的降解率呈现在分解前90 d上升此后下降的趋势;马尾松与檫木的所有混合处理及马尾松∶香樟6∶4和8∶2混合处理总酚降解率呈现上升趋势.混合凋落叶分解过程中,单宁和总酚的变化特征还与凋落物基质质量、凋落物分解相关酶(多酚氧化酶、过氧化物酶、亮氨酸氨基肽)的活性有关.

深山含笑是一种常绿乔木,具有较好的园林观赏价值,其叶片在每年春天新旧叶交替时,会陆续凋落而不能实现其经济价值;我们前期研究发现深山含笑成熟叶片具有较高的过氧化物酶活性,而过氧化物酶在内分泌干扰物生物酶法降解途径中发挥着重要作用.为充分开发深山含笑叶的经济价值,提高资源的利用效率,我们对深山含笑叶过氧化物酶进行了纯化并初步研究了其性质;在此基础上,进一步研究了深山含笑叶过氧化物酶在降解环境污染物双酚A上的特性.结果显示,经过非离子表面活性剂(吐温-80)抽提、双水相萃取、DEAE-Sepharose离子交换层析,首次从深山含笑叶片中快速分离提纯结合态过氧化物酶,相对可溶性过氧化物酶纯化倍数为55.2倍,回收率为19％.该酶的比活力为18 999 U/mg蛋白,以愈创木酚为反应底物的最佳pH值为4.5,最适温度为50℃;具有较宽的pH稳定范围,热稳定性较好,60℃以下不易失活.深山含笑叶过氧化物酶对BPA具有良好的清除能力,在pH4～7,温度30～ 40℃,H2O2/BPA摩尔浓度之比达0.8条件下,经过3h,10000 U/L POD对0.2 mmoL/L BPA清除率达90％以上,深山含笑过氧化物酶在酚类物质生物酶法催化降解途径中具有潜在的重大利用价值.

凋落物的可提取腐殖质碳可随着植物生长节律及物候时期的变化而变化,并进而影响物质循环的过程,为深入了解以凋落物为载体的生态系统物质循环特征,该研究以华西雨屏区麻栎(Quercus acutissima)、楠木(Phoebe zhennan)、柳杉(Cryptomeria fortune)和喜树(Camptotheca acuminate)为对象,通过定点动态收集萌芽期、展叶期、盛叶期和落叶期的不同类型凋落物,分析其可提取腐殖质碳(extractable humus carbon,HC)、胡敏酸碳(humic acid carbon,HAC)、富里酸碳(fulvic acid carbon,FAC)以及胡敏酸碳/富里酸碳(humic acid carbon/fulvic acid carbon,HAC/FAC)的差异.结果 表明:相对于其他凋落器官,在同一物候时期凋落叶中的HC和HAC含量都最高,大致都表现为凋落叶＞凋落枝＞凋落果,且在落叶树种中更为显著;相对于其他时期,展叶期四个树种凋落叶均表现出较高的FAC含量,但不同物候期凋落枝和凋落果的HAC含量以及FAC含量受物种的影响较大.尽管HAC/FAC在各器官间差异并不显著,但落叶树种相同器官的HAC/FAC低于常绿树种,表明落叶树种凋落物富里酸相对含量较高,形成速度相对较快,难降解程度也相对较大.统计分析表明关键时期、物种类型、器官类型及其相互作用对凋落物中HC、HAC、FAC含量和HAC/FAC均具有不同程度的影响,这为进一步深入认识区域生态系统以凋落物为载体的物质循环过程提供了理论依据及新的思路.

该文选择广西南宁市横县镇龙林场的4种林龄(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)和4种密度(低密度林、中低密度林、中高密度林和高密度林)马尾松人工林共8种林分作为研究对象,分析了未破碎和破碎两个不同降解阶段的凋落叶C、N、P含量及其生态化学计量学特征.结果表明:(1)不同林龄中,凋落叶初始C、N含量在过熟林和成熟林中较高,P含量没有显著变化,且C ∶ N比值和C ∶ P 比值从幼龄林到成熟林逐渐升高,说明较高林龄马尾松对N和P重吸收较低,而较低林龄马尾松对N和P 重吸收较强,需要较大.(2)不同密度林中,随着林木密度的增加,凋落叶初始C含量逐渐升高,N含量无显著变化,P 含量降低;高密度林凋落叶的初始C ∶ P比值和N ∶ P比值较高,说明高种植密度下马尾松可能对N和P养分的需求较大,P重吸收较强.(3)不同林龄和不同密度马尾松林的破碎凋落叶C含量、C ∶ N比值、C ∶ P 比值和N ∶ P比值比未破碎凋落叶的低,N和P含量较高,说明凋落物在降解过程中出现N和P 养分的富集现象.(4)中林龄和较高种植密度的马尾松破碎凋落叶与未破碎凋落物的C含量差值最大,C ∶ N比值和C ∶ P 比值较低,说明这两种林分的凋落叶C的降解速率可能较大.上述结果说明,中龄林和中高、高密度林的马尾松可能对N和P养分的需求较大,重吸收效率较高,且凋落叶C的潜在分解速率较高,可能利于有机碳较快进入土壤中.

凋落物分解是连接生态系统地上、地下过程的重要环节,决定了生态系统养分循环速率,但到目前为止对凋落物分解在荒漠草地生态系统受放牧以及外源资源补给影响的研究较少.本研究通过对不同放牧强度(对照、轻牧、中牧和重牧)短花针茅草原群落进行添加氮素(10.0 g N m-2 a-1)和增水(108 mm/a)处理,探讨群落水平凋落物分解速率的变化.研究结果显示,过去不同强度放牧历史对群落凋落物分解影响极显著(P ＜0.0001).凋落物前期分解(135 d)过程中,凋落物初始C:N比与凋落物分解速率常数呈显著负相关关系,表明凋落物可降解性在凋落物前期分解中起主要作用.轻度放牧影响下凋落物分解速度最快,这与该条件下凋落物C:N比显著低于其他放牧强度下的有关,说明适度放牧不仅有利于群落维持,也在一定程度上有利于生态系统养分循环.当凋落物分解更长时间(870 d)后,对照区凋落物分解速率显著低于放牧处理样地,但凋落物初始C:N比对凋落物分解速率没有显著影响.进一步分析显示,不同放牧强度背景下长期凋落物分解速率与分解环境的土壤微生物多样性成正相关关系,与群落盖度呈极显著(P＜0.001)负相关关系.添加氮素显著(P＜0.05)降低凋落物分解速度,但对凋落物氮含量无显著影响.生长季加水未影响凋落物质量及凋落物分解速度.研究结果表明,凋落物前期分解受凋落物质量影响,但较长时间凋落物分解则与分解过程中接受到的太阳辐射量有关.

氮沉降和降水变化可通过影响凋落物和细根的生物量和基质质量、化学元素组成等间接影响植物残体在土壤中的分解.本研究测定了施氮(NA)、减水(RP)和减水施氮(RP-NA)3种处理和对照(CK)下长白山阔叶红松林凋落物、细根和土壤中有机碳含量、碳氮比和木质素酚类单体等指标.结果 表明:3种处理下细根生物量均显著低于对照样地;细根、凋落物和全土的有机碳含量和碳氮比无显著变化;凋落物、细根和土壤中木质素单体均以香草基(V型)为主,相对于细根和全土,凋落物中明显含有较高比例的丁香基(S型)单体和较少的肉桂基(C型)单体;施氮、减水和减水施氮处理显著影响细根、凋落物和全土木质素含量,减水处理显著提高了凋落物的木质素总量,施氮处理显著降低了土壤中木质素总量;3种处理下凋落物、细根和土壤木质素V型和S型酸醛比(《Ad/Al)V和(Ad/Al)S)的值亦呈现了不同程度的变化,且全土与细根木质素的阿魏酸与对香豆酸单体比值(F/Ci)接近;施氮促进了细根木质素氧化而减水抑制了其降解,减水和减水施氮抑制了凋落物分解,而减水施氮处理下全土中木质素较稳定;全土木质素单体组成与细根相似.由此推测,环境变化对细根化学组成的改变可间接影响输入到土壤中的有机质化学组成,进一步影响有机质在土壤中的稳定固存.