氮添加下典型草原凋落物质量和土壤酶活性对凋落物分解速率的影响

近年来,全球大气N沉降量持续增加,影响了陆地生态系统碳循环的关键过程,而凋落物分解是碳循环的关键过程之一。本研究在内蒙古温带典型草原设置了不同水平的N添加试验,通过测定不同分解时期凋落物的分解速率、质量指标和土壤酶活性,探讨N添加对凋落物分解的影响。结果表明:凋落物累积干重损失率主要发生在生长季时期,占整个研究阶段的91.3%,且N添加处理显著增加了生长季的干重损失率,而降低了非生长季的干重损失率。第一年生长季,N添加通过提高β-葡萄糖苷酶活性,降低纤维素、单宁含量从而促进了凋落物分解。第一年非生长季,低N处理促进了脲酶活性,降低木质素/N,促进分解,高N抑制了多酚氧化酶的活性,进而降低了木质素的分解速率。第二年生长季,高N处理促进了亮氨酸氨肽酶活性,提高N/P,利于凋落物分解。整个分解过程中,N添加降低了凋落物单宁和纤维素含量,而木质素含量则呈现增加趋势。养分释放特征表现为C的连续释放,P的释放-固定趋势。此外,凋落物中Ca、Mn、N的含量随分解时间增高,表现出富集现象。因此,N添加通过改变凋落物质量和土壤酶活性而对凋落物分解过程产生影响,且不同时期主导因子不同。研究结果为不同水平N沉降对草原碳循环关键过程提供了理论依据。     

内生真菌对高寒草地紫花针茅凋落物分解的影响

禾草内生真菌对于提高宿主植物对生物和非生物胁迫的耐性发挥着积极作用,然而,禾草内生真菌共生体凋落物分解对于草地生态系统养分循环的影响仍不清楚。本研究以紫花针茅为研究对象,比较带内生真菌（E+）与不带内生真菌（E-）植株凋落物分解过程中重量及全氮、木质素和纤维素含量,以及木质素∶N、纤维素∶N与全氮、木质素和纤维素残留率的变化,以期揭示内生真菌在紫花针茅凋落物分解过程中发挥的作用。主要结果如下：E+紫花针茅凋落物分解速率高于E-,具有更短的分解周期;随着时间的延长,紫花针茅凋落物木质素含量和木质素∶N由E+显著高于E-逐渐变为二者之间差异不显著,纤维素含量、纤维素∶N和纤维素残留率则逐渐变为E+显著低于E-;另外,随着分解时间延长,E+和E-凋落物全氮含量呈上升趋势,而全氮残留率呈现出下降-上升-下降的趋势,且后期E+显著低于E-。因此,内生真菌不同程度地促进了紫花针茅凋落物全氮、木质素和纤维素的降解。     

晋北半干旱草地不同分解程度凋落物混合对分解特征的影响

半干旱草地凋落物层广泛存在着不同分解程度的植物残体,为探究其混合分解对草地养分循环的影响,本研究采用野外凋落物分解袋法,对晋北半干旱草地3种乡土植物本氏针茅、艾蒿和铁杆蒿不同分解程度凋落物进行单独[新鲜凋落物（LFresh）、半分解凋落物（LAged）]或混合分解[新鲜凋落物与半分解凋落物1:1混合凋落物（LMix）],研究不同分解程度凋落物混合对分解特征的影响。结果表明：不同分解程度凋落物混合物的干重剩余率随分解时间增加而降低。在分解335 d后,其交互作用强度最大,具体表现为：针茅混合凋落物和铁杆蒿混合凋落物的干重剩余率实测值分别比期望值低5.12%、4.68%,表现为协同效应,而艾蒿混合凋落物表现为加和效应。此外,针茅不同分解程度凋落物混合分解可以促进N释放,抑制纤维素分解;铁杆蒿不同分解程度凋落物混合分解可以促进C释放和木质素分解。研究表明,不同分解程度凋落物混合可以改变分解速率,促进养分释放,从而对草地生态系统的养分循环产生影响。     

降水变化对典型荒漠植物凋落物分解的影响

为探究干旱荒漠区典型灌丛凋落物对降水变化的响应,本研究以河西走廊干旱荒漠区2种建群植物灌木红砂(Reaumuria soongarica)和珍珠猪毛菜(Salsola passerina)凋落物为研究对象,采用分解袋法,对不同降水条件下凋落物分解速率及养分含量动态变化进行研究。结果表明：凋落物质量损失率和分解速率表现为：降水增加＞自然降水＞降水减少,其中红砂对非生长季(11月—次年3月)的降水增加表现更敏感。C、N含量均呈释放-富集-释放的状态,P含量呈富集-释放模式;降水减少抑制了C的释放,其中生长季(4—10月)降水减少对其抑制作用更明显,非生长季降水增加促进了P的释放。同一降水条件下珍珠猪毛菜的分解速率高于红砂,红砂的C和N残留率大于珍珠猪毛菜,而P小于珍珠猪毛菜。在未来降水格局变化下,降水增加可能会有助于荒漠灌木凋落物C和N归还,从而提高土壤的有效养分。     

黄土丘陵区不同植物凋落叶片的分解及养分释放特性

叶片凋落物的分解对生态系统的养分循环具有重要意义。刺槐、油松和柠条是豫西黄土丘陵区退耕还林时普遍采用的树种,高羊茅是该区分布广泛的建种草本植物。采用分解网袋法,对该区4种植物叶片凋落物一年内的分解特征及营养元素的释放规律进行研究。结果表明:1)柠条叶的分解率分别比刺槐叶、油松和高羊茅高8.86%、19.87%和13.18%,分解规律符合Olson指数模型,分解速率为柠条叶刺槐叶高羊茅叶油松叶。2)分解过程中4种凋落叶片的C/N、P含量持续降低,木质素含量缓慢增加,纤维素含量呈先增加后降低的变化趋势;不同凋落叶片分解过程中全C和全N含量的变化趋势存在差异。4种凋落叶片的C、P元素属于直接释放模式,N元素属于富集—释放模式。3)凋落叶片的分解速率与总C含量、木质素含量和C/N均呈显著负相关关系(P0.01),因此该地区凋落叶片的总C、木质素含量和C/N可以作为预测该地区凋落物分解的指标,凋落物叶片功能特征(比叶面积、厚度、硬度等)可能是影响其分解速率的重要因素之一。     

黄土丘陵区不同植物凋落叶片的分解及养分释放特性

叶片凋落物的分解对生态系统的养分循环具有重要意义。刺槐、油松和柠条是豫西黄土丘陵区退耕还林时普遍采用的树种,高羊茅是该区分布广泛的建种草本植物。采用分解网袋法,对该区 4 种植物叶片凋落物一年内的分解特征及营养元素的释放规律进行研究。结果表明:1)柠条叶的分解率分别比刺槐叶、油松和高羊茅高8.86%、19.87%和13.18%,分解规律符合Olson 指数模型,分解速率为柠条叶>刺槐叶>高羊茅叶>油松叶。2)分解过程中 4 种凋落叶片的C/N、P含量持续降低,木质素含量缓慢增加,纤维素含量呈先增加后降低的变化趋势;不同凋落叶片分解过程中全C和全N含量的变化趋势存在差异。4 种凋落叶片的C、P元素属于直接释放模式,N元素属于富集—释放模式。3)凋落叶片的分解速率与总C含量、木质素含量和C/N均呈显著负相关关系(P<0.01),因此该地区凋落叶片的总C、木质素含量和C/N可以作为预测该地区凋落物分解的指标,凋落物叶片功能特征(比叶面积、厚度、硬度等)可能是影响其分解速率的重要因素之一。     

氮磷添加对呼伦贝尔草地凋落物分解的影响

凋落物分解是草地生态系统能量流动和物质循环的重要过程,其分解与初始化学组成（内因）和土壤环境（外因）等因素有关。氮（N）、磷（P）作为植物生长所必需的大量元素,影响生命活动的很多过程,是凋落物分解中内因和外因的重要调控因素。以呼伦贝尔草甸草原中羊草、糙隐子草和披针叶黄华3种植物为研究对象,采用网袋分解法,研究氮磷养分添加在内因和外因方面对凋落物分解的影响。结果表明：1）凋落物分解过程受物种内在因素和土壤环境等外在因素的共同影响,在提高凋落物分解速率上,养分添加在外因方面作用大于内因方面;2）外因方面,氮磷养分添加显著促进3种凋落物分解;内因方面,对糙隐子草和披针叶黄华有促进作用,而对羊草则表现为抑制作用;3）凋落物分解过程中N、P元素的释放与凋落物初始N、P含量和土壤中N、P含量呈正相关关系。研究结果揭示了土壤氮磷养分差异是影响凋落物分解和养分释放的主导因素,今后研究应更多关注外在因素变化对凋落物分解过程的影响。     

氮、磷添加对贝加尔针茅草原凋落物分解的影响

凋落物分解是草原生态系统养分循环和能量流动的主要途径。养分是温性草原生产力主要限制因素之一。本文主要研究了养分添加对草原凋落物分解的影响,为草原生态系统养分管理和天然草地的恢复建设提供理论依据。试验以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,使用网袋分解法,实验材料为贝加尔针茅(Sb)、羊草(Lc)以及冷蒿(Af)3种植物的根、茎、叶组织,设置4个处理:CK、N、P和NP(CK:不施任何肥料;N:硝酸铵;P:重过磷酸钙;NP:硝酸铵和重过磷酸钙)。结果表明,1) N、P、NP添加下,3种植物的残留率显著低于无养分添加,氮磷添加对凋落物分解有显著的促进作用。2)分解过程中,叶和根凋落物N元素前期释放,后期有轻微的富集现象,而茎凋落物呈现富集-释放-富集的模式。P元素和C元素基本呈现持续释放的模式。3)磷元素的残留率在N、P以及NP处理条件下均呈下降的趋势,与植物器官残留率的变化趋势相同。4)羊草各器官凋落物分解95%所用的时间为2.95~3.96年,贝加尔针茅为3.32~3.77年,冷蒿为2.64~4.89年。5)不同植物以及植物的不同器官凋落物分解速率对氮、磷添加的响应不同。     

内蒙古温带典型草原植物凋落物和根系的分解及养分动态的研究

在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站,利用不同放牧强度下连续放牧了10年(1990-1999)的放牧样地,对停牧后草地恢复过程中的羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和星毛委陵菜(Potentilla acaulis)的凋落物和根系的分解及养分释放特性进行了研究.结果表明,植物凋落物和根系的分解及养分释放速率均以建群种羊草最高,重度退化种星毛委陵菜最低;凋落物和根系的分解及养分释放速率与木质素含量、C∶N、木质素∶N和木质素∶P均呈显著的负相关关系,而与土壤温度和土壤湿度则呈显著的正相关关系;在凋落物和根系的分解及养分释放过程中,土壤温度与土壤湿度存在极显著的互作效应.     

藏北高寒草原典型物种凋落物分解与养分动态

凋落物分解在陆地生态系统碳循环和养分循环中起着重要作用,以往的研究主要集中在森林生态系统和温带草原生态系统,而对于高寒草原生态系统关注不足。本研究采用凋落物袋法,通过为期3年的野外分解试验,研究青藏高原北部高寒半干旱草原4种典型物种凋落物[紫花针茅(Stipa purpurea)、青藏苔草(Carex moocroftii)、火绒草(Leontopodium pusillum)、昆仑蒿(Artemisia nanschanica)]的分解动态。结果表明,4种凋落物的质量损失在不同物种和分解时间下存在显著差异,在试验结束时,各物种凋落物失重率大小顺序为昆仑蒿(46.69%)紫花针茅(44.97%)青藏苔草(33.55%)火绒草(17.05%);凋落物的分解常数在0.07～0.22,分解的半衰期在3.14～10.50年,分解的周转期在13.59～45.37年;分解过程中氮(N)、磷(P)养分主要表现为累积–释放和直接释放两种模式,在试验结束时,4种凋落物N、P养分的残留量均表现为火绒草青藏苔草紫花针茅昆仑蒿。本研究将丰富对高寒地区半干旱草原生态系统的生物地球化学循环过程的认识。     

水氮控制对荒漠草原凋落物分解的影响

为探讨水氮控制对荒漠草原优势植物无芒隐子草和冷蒿凋落物分解的影响,设置自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R)3个水分处理以及0(N0)、30kg/hm~2·a(N30)、50kg/hm~2·a(N50)、100kg/hm~2·a(N100)4个氮素(NH_4NO_3)水平,开展水氮交互试验。结果表明:在21个月的分解过程中,无芒隐子草分解速率快于冷蒿。同一分解时间同水分处理,氮沉降促进两种凋落物的分解,CK-N和R-N处理,随施氮水平的增加促进作用先增强后减弱,于N50水平分解最快,分解50%所需时间为2.15a、2.45a和2.37a、2.69a,分解95%需要9.99a、11.37a和10.75a、12.24a;W-N处理,促进作用随施氮水平的增加而增强,于N100水平分解最快,分解50%所需时间为1.87a和2.23a,分解95%需要8.84a和10.30a。同一分解时间同氮素水平,增雨促进凋落物分解。相关分析表明:凋落物分解速率与初始全氮含量呈正相关,与初始全碳、纤维素、C/N、木质素、木质素/N和纤维素/N呈负相关。     

干旱荒漠区三种典型灌丛植物凋落物混合分解效应研究

为探究干旱荒漠区混合凋落物的分解特征,本研究以红砂(Reaumuria soongarica(Pall.)Maxim)、泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa Maxim)和珍珠(Salsola passerina Bunge)为研究对象,分析了单一和混合凋落物质量损失率和养分残留率的变化,揭示了混合凋落物分解的加性与非加性效应。结果表明：各凋落物质量损失率随分解时间延长呈增加趋势;各凋落物C和N残留率随分解时间推移为降低趋势,说明C和N养分元素呈释放模式;混合凋落物质量损失率表现为加性效应,C残留率在分解前期为加性效应,分解末期为拮抗的非加性效应,N残留率在分解前期为拮抗和协同的非加性效应,分解末期为加性效应;凋落物混合后,较高的物种丰富度会导致养分残留率的非加性效应增强。综上,混合凋落物分解中养分变化的混合效应因分解时间而不同,混合凋落物物种丰富度会影响养分元素的混合效应,能改善干旱荒漠生态系统的养分循环。     

模拟牦牛和藏羊践踏对垂穗披碱草凋落物损失率和化学计量特征的影响

为深入了解自然降雨条件下牦牛和藏羊践踏强度对青藏高原高寒草甸凋落物分解的分异影响,在天祝高寒草甸进行模拟牦牛和藏羊践踏调控试验,采用凋落物网袋法研究了牦牛和藏羊践踏强度对垂穗披碱草(Elymus nutans)凋落物损失率和化学计量特征(N、P、K和C含量)的影响。结果表明:存放1、2、3、13、14和15个月的凋落物损失率在各践踏处理下均呈增加趋势。同等牦牛和藏羊强度下,已存放1～15个月的垂穗披碱草凋落物损失率,凋落物N,P和K含量在牦牛践踏处理下均大于藏羊处理。垂穗披碱草凋落物损失率,N和P含量在藏羊轻度践踏处理下显著低于重度践踏,C和K含量在藏羊轻度践踏处理显著高于重度践踏(P<0.05)。且在2015年度已存放1,2和3个月与在2016年度已存放13,14和15个月的凋落物C和K含量均表现为释放模式,而凋落物N和P表现为富集模式。综合分析,牦牛和藏羊的践踏促进了凋落物的分解,牦牛践踏下垂穗披碱草凋落物的分解快于藏羊处理。     

高寒草甸冷季放牧对凋落物分解及C、N、P化学计量特征的影响

为深入理解放牧对青藏高原高寒草地冷季牧场凋落物分解及C、N、P化学计量特征的影响,本研究分析了不同放牧强度下冷季牧场凋落物现存量及C、N和P化学计量特征动态。结果表明,凋落物现存量随着放牧强度的增加而减少,轻度(22.50个羊单位·hm~(-2))、中度(26.25个羊单位·hm~(-2))、重度(32.04个羊单位·hm~(-2))放牧草地凋落物现存量依次为45.72~125.52、17.32~56.6、8.64~30.96g·m~(-2)。放牧季随时间推移各放牧强度下现存凋落物的C含量逐渐降低,同一时期现存凋落物C含量依次为轻度放牧中度放牧重度放牧。在休牧期,随时间推移,中度和重度放牧的凋落物C含量呈显著增加趋势。放牧期,凋落物N含量随时间推移呈下降趋势。放牧期,同一时期现存凋落物P含量均表现为重度放牧中度放牧轻度放牧;而休牧期,同一时期现存凋落物P含量均表现为轻度放牧重度放牧中度放牧。重度放牧下,草地现存凋落物C/N均在90以上,休牧初期(7月)草地现存凋落物C/P较高,均在1 000以上。综合得出,随着放牧强度的增加,凋落物损失率显著增大,N含量降低,C含量变化不显著,P出现富集。     

氮素添加对贝加尔针茅草原凋落物分解的影响

对内蒙古贝加尔针茅草原群落开展氮素添加实验,设置6个氮素添加水平,氮素类型为硝酸铵(NH₄NO₃):对照(N₀),1.5 g N/m²(N₁₅)、3.0 g N/m²(N₃₀)、5.0 g N/m²(N₅₀)、10.0 g N/m²(N₁₀₀)和15.0 g N/m²(N₁₅₀)。利用凋落物网袋分解法,研究贝加尔针茅、羊草和冷蒿3种植物不同器官凋落物分解对氮素添加的响应。结果表明:1) 3种植物不同器官凋落物C残留率的季节变化与植物残留率的变化趋势相同,呈释放模式。2)贝加尔针茅各器官凋落物分解95%所需时间为3.79~5.75年。羊草各器官凋落物分解95%所需时间为3.12~6.34年。冷蒿各器官凋落物分解95%所需时间为2.69~6.82年。3)不同植物、不同器官凋落物分解速率对氮素添加响应不同,初始化学组成不是控制凋落物分解的主要影响因子。4)凋落物分解速率与土壤铵态氮、硝态氮和土壤含水量无显著相关性,冷蒿凋落物与土壤微生物量碳氮显著相关。5)本试验进行期间,氮素添加对各器官凋落物分解无一致影响,仅个别施氮水平对不同器官凋落物分解速率及养分释放有促进或抑制作用。在氮素添加背景下,凋落物分解受到时间、分解底物类型及氮素输入水平的共同影响。     

荒漠草原自然恢复中草地凋落物的分解速率研究

为了研究荒漠草原自然恢复过程中草地凋落物分解速率的变化情况,试验以宁夏盐池县退化荒漠草原为研究对象,采用尼龙网袋法对草地凋落物分解速率进行了测定。结果表明:荒漠草原在自然恢复过程中草地凋落物的积累量在9—10月份最高;围封草地凋落物的分解速率均高于未围封草地。随着温度的升高和降水量、微生物总量、有机质、速效氮、速效钾含量的增加,自然恢复过程中荒漠草原草地凋落物的分解速率加快;随着全氮、速效磷含量的增加,凋落物的分解速率降低。     

内蒙古贝加尔针茅草原3种主要植物凋落物分解特征

以内蒙古贝加尔针茅（Stipa baicalensis）草原3种主要植物贝加尔针茅、羊草（Leymus chinensis）和冷蒿（Artemisia frigida）为对象,采用分解袋法研究了3种不同植物器官（叶、茎、根）凋落物的分解速率和养分动态变化过程。结果表明：3种主要植物凋落物分解速率存在明显差异,贝加尔针茅叶凋落物分解快于根凋落物,羊草和冷蒿根凋落物分解快于叶和茎凋落物;3种主要植物凋落物分解季节动态呈单峰型曲线,在8月份时达最大值;羊草和冷蒿茎凋落物初始N含量与其分解速率成显著正相关,3种主要植物凋落物C含量和C/N与各器官凋落物分解速率成显著负相关。     

若尔盖高寒沙化地中伴生草种对杯腺柳凋落叶初期分解的影响

凋落物分解是陆地生态系统中物质循环的关键环节。在青藏高原高寒沙化地生态恢复初期,分别以垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)和老芒麦(Elymus sibiricus)为杯腺柳(Salix cupularis)的伴生草种,探究三种高原牧草在杯腺柳不同微位置(冠幅中心、冠幅半径中点和冠幅外缘)下对其凋落叶早期分解动态的影响。结果表明：垂穗披碱草伴生下,各微位置的杯腺柳凋落叶质量损失率均最高(P<0.05),且50%和95%分解时间均最短;垂穗披碱草伴生下,凋落叶纤维素和木质素含量变化更剧烈,且在分解第19个月时,木质素含量显著高于对照和其它两种草本伴生(P<0.05);微位置对凋落叶总氮、木质素含量、C/N和木质素/N影响显著(P<0.05)。综上所述,在以杯腺柳为先锋种的高寒沙化地中,垂穗披碱草种植在杯腺柳冠幅下可使杯腺柳凋落叶分解更快,更有利于区域沙化地的生态恢复。     

增温对川西北高寒草甸草场植物凋落物分解的影响

凋落物分解是陆地生态系统碳循环的重要环节,温度是凋落物分解的关键影响因子。为探究增温对川西北高寒草甸草场植物凋落物分解的影响,使用开顶式生长箱(OTCs)研究模拟增温对分解袋法处理的凋落物样品的影响,以阐明增温对川西北高寒草甸生态系统中优势物种凋落物:禾本科的披碱草、发草,杂草类的野茴香、鹅绒委陵菜、蒙古蒿、星状雪兔子、长毛凤毛菊等群落混合地上凋落物和群落地下根系凋落物分解的影响。结果表明:1)模拟增温并未显著改变混合地上凋落物的分解周期,但是显著提高了根系凋落物的分解效率,地上、地下凋落物的分解周期对温度变化的响应存在差异。2)尽管不同种类植物凋落物的养分含量与化学计量特征存在显著差异(P<0.05),但与自然分解条件相比,模拟增温条件下单种植物地上凋落物的分解效率并未发生明显改变,模拟增温对单种植物地上凋落物的分解释放过程影响不显著。综上所述,川西北高寒草甸生态系统地上凋落物的分解过程对模拟增温响应不显著,而模拟增温显著影响地下凋落物分解过程。     

羊草草原主要凋落物分解及土壤动物的作用

对羊草草原主要植物凋落物的分解及分解过程中土壤动物群落作用的研究结果表明,不同凋落物以及在不同网孔网袋中的分解速率存在差异,不同凋落物以虎尾草分解速率最快, 在4和2 mm网袋中分解速率明显快于0.01 mm网袋。凋落物分解过程中土壤动物群落组成以革螨亚目,辐螨亚目和甲螨亚目为优势类群;长蝽科、啮虫科、土蝽科、山跳虫科、驼蝽科、等节跳虫科和管尾亚目为常见类群。 土壤动物促进了凋落物的分解,不同类型土壤动物在凋落物分解中的贡献不同,中小型土壤动物起到最为显著的促进作用。凋落物重量损失率同土壤动物群落特征的相关分析结果显示,羊草草原凋落物的重量损失率与土壤动物群落的多样性指数、丰富度指数间存在显著的负相关关系,而凋落物重量损失与土壤动物群落其他特征无明显相关关系。