凋落物分解是森林生态系统养分循环的重要组成部分,为探究气温变化对杉木枯死叶片分解的影响,以杉木人工林的凋落叶和宿存叶为研究对象,采用分解网袋法,利用武夷山气温垂直分布特征,选择了 620 m、1003 m、1410 m和1948 m四个海拔气温梯度,采用异地移位试验模拟增温对杉木凋落叶和宿存叶分解速率及分解过程中N、P、Mg、Ca元素释放的影响.结果表明:(1)凋落叶和宿存叶的干重残留率随分解时间的延长呈下降趋势,且在不同海拔气温下存在显著差异(P＜0.05),其中凋落叶的分解速率(K)表现为K620m＞K1003 m＞K1410m＞K1948 m,宿存叶则表现为K1003 m＞K620m＞K1410m＞K1948m.增温缩短了凋落叶和宿存叶的半衰期和周转期.(2)增温显著影响凋落叶和宿存叶的N、P、Mg、Ca残留率(P＜0.05),二者整体均表现为在T620m下具有较低的养分残留率,而在300-360 d分解时段,宿存叶在T620m下具有较高的P残留率.增温并未改变凋落叶和宿存叶P、Mg、Ca素的释放模式,但改变了宿存叶N素的释放模式.(3)凋落叶和宿存叶的干重残留率与N残留率呈极显著正相关(P＜0.001),与P残留率呈显著负相关(P＜0.05).相较于N、P而言,Mg、Ca残留率与干重残留率间的相关性较弱.气温升高显著加快了凋落叶和宿存叶的质量损失速率及养分释放速率,促进杉木人工林生态系统的养分物质循环.研究结果为全面了解杉木枯死叶片分解过程中养分释放对气候变暖的响应机制提供科学依据.

为探究三峡消落带泥沙淤积条件下一年生草本枯落物的分解及养分变化特征,通过模拟实验,采用分解袋法,研究不同泥沙埋深对4种一年生草本分解及养分动态的影响.所选择的三峡消落带4种一年生优势草本植物包括马唐(Digitaria sanguinalis)、稗(Echinochloa crusgali)、狼杷草(Bidens tripartita)、苍耳(Xanthium sibiricum),设置了无掩埋(0 cm)、中度掩埋(5 cm)和深度掩埋(10 cm)3个泥沙掩埋深度,试验周期为180 d.结果 表明:(1)在整个实验期间,4种一年生草本枯落物的分解速率均呈现先快后慢的特点,与0 cm泥沙埋深处理相比,5、10 cm埋深下4种一年生草本枯落物的分解速率均显著降低;(2)在分解结束时,4种一年生草本枯落物C含量变化不大,P元素处于释放状态,而在泥沙掩埋下N元素处于富集状态;(3)除马唐和稗枯落物的P含量变化外,4种一年生草本枯落物C、N、P含量均表现为0 cm掩埋处理显著低于5、10 cm处理组;相反,4种一年生草本枯落物K含量则表现为0 cm掩埋处理显著高于5、10 cm处理组.研究表明消落带大量泥沙淤积抑制枯落物的分解和C、N、P元素释放,有利于降低对三峡库区水体富营养化及营养物质悬浮的贡献率,一定程度上,对库区水质保护有正面效应.

植物枯落物分解对生态系统碳通量和养分循环有至关重要的作用,这一过程主要由3个相互作用的因素决定,即化学(枯落物理化特性)、物理(气候和环境)以及生物(参与枯落物分解的微生物和无脊椎动物)因素.在气候和立地环境条件相同的情况下,枯落物质量是制约分解的内在因素.在鄱阳湖湿地开展了野外定位观测实验,采用分解袋技术研究了鄱阳湖湿地优势植物芦苇(Phragmite)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)和薹草(Carex.cinerascens Kükenth)枯落物分解速率及碳(C)、氮(N)、磷(P)元素释放动态特的征差异性.结果表明,在0-150 d内三种植物枯落物的干物质分解速率和残留率以及碳相对归还指数(CRRI)、氮相对归还指数(NRRI)、磷相对归还指数(PRRI)差异性都极其显著.在0-150 d内分解速率都是芦苇的最大,薹草的次之,南荻最小.分解进行150 d后,芦苇、南荻和薹草枯落物干物质残留率依次约为56.57％、67.99％和60.88％,CRRI依次约为57.44％、34.58％和41.75％,NRRI依次约为50.71％、-22.66％、和23.18％,PRRI 依次约为88.91％、79.27％和85.63％.用Olson负指数衰减模型拟合方程预测芦苇、南荻、薹草枯落物分解完成50％所需的时间大约依次为184 d、249 d和210 d,分解完成95％所需的时间依次为795 d、1078 d和908 d.芦苇和薹草枯落物碳、氮和磷在分解过程中都表现出净释放模式,而南荻枯落物的碳和磷也一直表现为净释放模式,但是氮一直表现为净积累模式.芦苇分解过程中的营养释放作用最强,而南荻群落对氮的吸收和富集效应最强.研究表明植物种类及基质物质量对枯落物分解及其养分释放有很强的调控作用.今后的研究应考虑不同物种枯落物混合时的分解过程以及分解过程中的微生物因素,以便能揭示植物群落物种多样性及微生物活动在湿地生物地球化学循环中的调控作用机制,以期为鄱阳湖湿地碳、氮和磷的生物地球化学循环提供更新的认识,为鄱阳湖湿地的科学管理、保护与恢复提供科学依据.

在半干旱草地,关于放牧和封育管理对草地植物枯落物分解及其与土壤动物互作关系的研究一直是该区域生态系统物质循环与生态恢复过程研究的重要科学问题.以放牧和封育样地中赖草(Leymus secalinus)、牛枝子(Lespedeza potaninii)及其混合枯落物为研究对象.于2017年9月、2018年5月和9月、2019年5月和9月,采用2种不同孔径(30目和250目)网袋量化中小型土壤动物的作用,调查了宁夏半干旱草地枯落物碳、氮和磷元素分解与土壤动物群落分布及其对放牧和封育样地的响应规律.结果显示:(1)封育样地中,枯落物碳元素最终残留率均表现为3种枯落物处理间无显著差异;但250目网孔中枯落物氮、磷元素最终残留率和30目网孔中氮元素最终残留率均表现为牛枝子显著高于赖草和混合物,而后两者间无显著差异;仅30目网孔中磷元素最终残留率表现为牛枝子和混合物显著高于赖草,而前两者间无显著差异.放牧样地中,250目网孔的碳、磷元素最终残留率和30目网孔中的氮、磷元素最终残留率均表现为牛枝子显著高于混合物,而赖草居中;氮元素最终残留率表现为牛枝子显著高于赖草和混合物,后两者间无显著差异.(2)土壤动物对枯落物碳、氮和磷元素最终残留率的影响较小;但不同网孔下混合枯落物氮元素最终残留率均表现为放牧显著低于封育样地,而赖草和牛枝子枯落物磷元素残留率均表现为放牧显著高于封育样地,且30目网孔中赖草枯落物氮元素残留率表现为放牧显著高于封育样地.(3)Mantel检验和PCA分析进一步表明,土壤动物多样性分布和土壤理化性质显著影响枯落物碳、氮和磷养分元素释放.研究表明,半于旱草地枯落物碳、氮和磷元素释放受土壤性质和物种化学特性影响,放牧与封育管理通过影响网孔中土壤动物分布来调控植物枯落物碳、氮和磷元素释放.放牧干扰显著弱化土壤-土壤动物-枯落物之间的联系,但同时显著加速了混合枯落物中氮、磷元素的释放.

湿地挺水植物是维持湿地生态系统功能的重要载体,其分解过程是物质能量循环的必要环节.为了更全面地了解湿地凋落物的分解特征,该研究选取九种滇池湖滨带优势湿地挺水植物,采集生长旺季、立枯阶段、倒伏阶段、沉水阶段共4个阶段的叶枯落物样品,在3.5 a的培养期内测定了叶枯落物分解速率及3大类指标(16种理化指标),分析了分解速率和理化指标的动态变化及其相关性、物种种类与分解阶段对各指标变异的贡献度.结果表明:(1)分解速率(k)范围为0.43～1.41 a-1,其中茭草分解最快(k=1.41 a-1),再力花分解最慢(k=0.43 a-1).(2)物理性状中的比叶面积、穿刺力度、干物质量在培养期内分别呈"持续上升""持续下降"和"先升后降"的变化趋势;养分元素指标主要呈现"释放-富集""富集-释放"和"净释放"3种变化模式;涉碳化合物指标中,木质素表现为"富集-释放""富集-释放-富集"和"富集"模式,纤维素与半纤维素表现为"富集-释放"的变化规律.(3)叶枯落物分解速率与初始物理指标(比叶面积、穿刺力度、干物质量)和初始涉碳化合物指标(纤维素、半纤维素)的相关性最高.(4)13种指标在培养期内的动态变化由分解阶段主导,3种指标由物种种类主导.其中,比叶面积、穿刺力度、干物质量、碳、钾、钙、硫、铁等在不同植物的分解过程中表现出相似的规律,可作为研究挺水植物枯落物分解的关键指示性指标.该研究表明,不同植物的分解速率不同,物理和涉碳化合物指标是调控分解速率的主要因子;通过揭示不同湿地挺水植物的分解规律,为进一步开展枯落物分解预测提供重要理论参考.