森林凋落物分解研究进展

森林凋落物是森林生态系统内地上植物组分产生并归还于地表,作为分解者的物质和能量来源,来维持生态系统功能的有机质总称。凋落物分解包含凋落物粉碎、淋溶和有机物的分解代谢3个过程。C/N、木质素含量等是影响凋落物分解的主要指标因素,凋落物的质量等内部因素与气候等外部因素共同影响着凋落物分解。凋落物分解是森林生态系统中养分归还的主要途径,是森林生态系统物质循环、能量流动的重要环节。对凋落物分解动态过程的研究可以帮助当地合理的、因地制宜的种植相关树种,有效的调节并提高林木的生长效率,并为维持土壤肥力,增强土壤的养分可利用性提供保障。     

森林凋落物分解研究进展

系统评述森林凋落物的分解过程、凋落物分解及养分释放的影响因素、分解研究的方法等.森林凋落物的分解既有物理过程,又有生物化学过程,一般由淋溶、自然粉碎、代谢作用等共同完成.凋落物分解过程先后出现分解速率较快和较慢2个阶段,元素迁移一般呈现淋溶-富集-释放的模式.凋落物分解主要受气候、凋落物性质、微生物和土壤动物的影响,气候是最基本的影响因素,常用实际蒸散(actual evapotranspiration简称AET)作为指标.凋落物分解速率呈明显的气候地带性,与温度、湿度等紧密相关.从全球尺度来讲,凋落物质量对分解速率的影响处于次要地位,但在同一气候带内因AET变化较小,则起了主导作用.N、P和木质素浓度、C/N、C/P、木质素与养分比值是常见的凋落物质量指标,其中C/N和木质素/N最能反映凋落物分解速率.凋落物化学性质对其分解的影响作用又与分解阶段有关.凋落叶中N、P、K初始浓度高使得初期分解较快,而后期分解放慢.土壤理化性质及微生物区系也将不同程度地影响凋落物分解.尼龙网袋法(litter bag method)操作简单,是野外测定森林凋落物分解速率最常用的方法.除此之外,缩微试验也得到了广泛应用.目前普遍采用的衡量凋落物分解速率大小的指标主要有CO2释放速率、凋落物分解系数(k值)及质量损失率.在此基础上提出了指数衰减、线性回归等模型来模拟凋落物分解过程.尽管对凋落物分解在森林生态系统C、N、P循环、土壤肥力维持等方面已进行了较深入的研究,但未来研究应侧重以下方向:长期的定位观测;采用相对统一的研究方法,获得可比性强的数据进行综合;深化凋落物分解机理研究;探讨全球气候变化对森林凋落物分解的影响;评价营林措施(如林分皆伐、造林、施石灰和肥料等)对凋落物分解与养分释放的调节作用.     

森林凋落物研究开展

凋落物对维持森林生态系统功能、物质循环和能量流动方面起着重要作用。特别是在陆地生态系统中,90%以上的地上部分净生产量是通过凋落物的方式返回地表。本文在介绍森林凋落物作用和意义的基础上,阐述了凋落物分解过程及机理,主要介绍了影响凋落物分解的主要因子:气候(温度、湿度)、基质(C/N、C/P、木质素等)、土壤(土壤水分、地表温度和土壤pH等)和生物因子(土壤动物、土壤微生物)等,在此基础上对凋落物研究方法、手段及内容进行了展望。     

胡桃楸天然次生林凋落物分解的生态学过程

采用定时定位采集与监测的方法,对辽东山区胡桃楸天然次生林凋落物分解的生态学过程进行了研究。结果表明:胡桃楸天然次生林凋落物中叶的干物质量比重最大,枝次之,花和果比重较小;凋落物叶中C/N越低,氮元素含量越高,凋落物分解得越快,C/N与凋落物分解速率呈负相关关系;5—9月凋落物干物质平均失重率为17.28%,其中5月失重率最低,为9.73%,随后的6—8月失重率逐月增加,8月失重率最高,为22.37%,9月失重率略有降低,为20.17%;凋落物分解速率与降水量、空气温度、空气湿度、土壤湿度和凋落物自然含水率都呈显著的二次函数关系;影响凋落物分解过程主要环境因子的多元线性回归显著性分析表明,降水量是影响凋落物分解的主导因子,凋落物自然含水率的影响次之。     

氮沉降对凋落物分解的影响研究进展

过去几十年的人类活动增加了陆地生态系统的氮输入量,对凋落物分解的影响有促进、抑制和没有影响3种情况。凋落物的基质质量影响凋落物的分解,其中木质素、纤维素、酚类物质、N浓度、P浓度、C/N比、C/P比、木质素/N比具有重要作用。人类活动引起的全球变化,如CO₂增加、温度上升和降水变化,影响了氮沉降的速率和凋落物分解。未来氮沉降对凋落物分解的研究热点包括加强氮沉降对热带与亚热带森林凋落物和阔叶树种凋落物分解影响的研究,氮沉降对凋落物分解影响研究的长期化,采用13C同位素研究凋落物分解,注重凋落物分解对氮沉降与大气CO₂浓度升高、气候变暖、降水变化、紫外线辐射增强、P沉降交互作用响应的研究。     

我国森林凋落物分解研究进展

森林凋落物是指森林生态系统中,由地上植物部分产生并归还到地表面,作为分解者的物质和能量来源,借以维持生态系统功能的全部有机质的总称。文章综述了森林凋落物的概念、构成、分解的研究方法和模型、影响分解因素以及全球变化对凋落物分解的影响。凋落物分解是森林生态系统重要过程之一,受气候、凋落物性质、微生物等生物和非生物因子的影响。森林生态系统是陆地上最大的碳储库和最经济的吸碳器,而森林凋落物的分解对大气二氧化碳浓度增高、气候变暖和降水变化的反应,对深入理解森林生态系统土壤有机物形成和固氮能力十分重要。     

杉木人工林凋落物C,N,P归还量对氮沉降的响应

为探讨亚热带森林对氮沉降增加的响应,在12年生的杉木人工林中开展4种水平的模拟氮沉降试验,分N0(对照),N1,N2,N3等4种处理,氮沉降量分别为0,60,120,240kg·hm-2a-1。模拟氮沉降2年后,4种不同氮沉降水平杉木人工林的年凋落量分别为1008.83,1164.10,1147.30和976.47kg·hm-2,表明低中氮处理(N1,N2)在一定程度上增加森林凋落物量,而高氮处理(N3)则表现出一定的抑制作用。叶凋落物中C,N元素含量随氮沉降水平的增加而增加,而C/N则呈不断下降的趋势。经不同氮沉降处理后,凋落物C元素的归还量分别为474.70,544.07,538.55和474.02kg·hm-2,N元素的归还量分别为7.21,8.56,9.03和9.04kg·hm-2,P元素的归还量分别为1.17,1.24,1.32和1.09kg·hm-2,说明与N0处理相比,氮沉降显著提高N元素的归还量,而N1,N2处理提高C,P元素归还量,N3处理对C归还量影响不明显,但降低P的归还量。     

影响辽东天然次生栎林凋落量及性状的主成分分析

为研究森林生态系统小尺度空间差异对栎林凋落量、碳循环及探讨养归还过程的影响,以仙人洞和草河口栎林凋落物空间分布现象、凋落物量、含水量等为对象,对辽东天然次生栎林凋落量原始数据进行主成分分析,结果表明:1)凋落物含水量的主要因子不一致,影响草河口栎林凋落物含水量的主要因子是树种数.2)主成分的累积方差贡献率说明树高最能代...     

滇中高原森林凋落物不同分解阶段C、N、P的化学计量特征及种间差异

【目的】为了解滇中高原磨盘山典型森林凋落物在不同分解阶段的化学计量特征,揭示滇中高原森林不同分解阶段凋落物的质量特征,为更好地促进滇中高原森林生态系统的凋落物分解进程和养分循环提供理论依据。【方法】以滇中高原的华山松Pinus armandii林、云南松Pinus yunnanensis林、高山栎Quercus semecarpifolia林、滇油杉Keteleeria evelyniana林、常绿阔叶林5种林地为试验区,人为地将自然状态下的森林凋落物分为未分解层、半分解层、已分解层,用以模拟凋落物的不同分解阶段,对不同分解层凋落物的碳氮磷(C、N、P)含量、化学计量比及元素释放率进行分析。【结果】1)随着凋落物分解程度的加剧,5种森林凋落物的C含量不断减少,P、N含量大体呈增加趋势,其中云南松林及华山松林的N含量呈先增加后减少的趋势,常绿阔叶林P含量为先减少后增加,且C、N、P含量在同一分解层中不同森林之间差异显著;2)5种森林凋落物的C∶N、C∶P随着凋落物分解程度的不断降低,云南松林的二者比值最高,N∶P在云南松林、华山松林和常绿阔叶林中先升高后降低,在高山栎林中先降低后升高,在滇油杉林中逐渐降低,且滇中高原森林凋落物C∶P和N∶P均显著小于全球平均水平;3)森林凋落物中C、N、P的总释放率均为滇油杉林>华山松林>高山栎林>云南松林>常绿阔叶林,常绿阔叶林前期元素释放效率快,后期减弱,华山松林和云南松林则相反,滇中磨盘山5种森林凋落物的化学元素易富集难释放。【结论】根据碳、氮、磷的化学计量特征表明,森林种间差异及不同的分解阶段会显著影响凋落物分解过程中的碳氮磷含量、化学计量比及其释放效率。     

落叶松人工林凋落物分解及其N、P、K养分归还

采用埋袋法研究了落叶松(17 a生)两种不同来源凋落物(地下部分死亡的细根和地上部分凋落叶片)的分解。结果表明,细根的年分解量为207.4 kg.hm-2,占凋落物年分解总量的32.3%。细根N、P、K养分归还量分别是凋落物总归还量的32.4%9、.3%、19.5%。细根在林地C和养分循环中占重要地位。     

思茅松人工林凋落物量及其分解状况研究

经对普洱市清水河5种不同密度6年生思茅松人工林的凋落物量及分解动态进行研究,结果表明:思茅松人工林年凋落物量随密度增大而递增;5种思茅松人工林月凋落规律相似,呈单峰型变化,在全年间,3~4月的凋落物量占全年的68.31%~73.51%,其余各月比较低;思茅松人工林凋落物归还养分的多少与凋落物量密切相关,人工林全N的归还量最高,全Mg的归还量最低,5种大量元素归还量的顺序为:N>P>Ca>K>Mg;思茅松人工林凋落物分解分两个阶段,旱季凋落物分解速度相对较慢,雨季凋落物快速分解,整个分解阶段呈现"由慢到快"的规律,年分解率受当地气温和降水的影响较大。     

模拟N沉降对滇中亚高山典型森林凋落物分解及土壤微生物的影响

[目的]模拟N沉降下凋落物分解及土壤微生物特征,为研究森林生态系统碳、氮循环对氮沉降的响应机制提供依据。[方法]以滇中亚高山常绿阔叶林、华山松(Pinus armandii)林、高山栎(Quercus semicarpifolia)林和云南松(Pinus yunnanensis)林凋落物为研究对象,采用凋落物袋法,于2018年2月至2019年1月,通过模拟N沉降和原位分解实验,研究不同模拟N沉降下(CK, 0;LN, 5;MN, 15;HN, 30 g·m~(-2)·a~(-1))凋落物碳氮、土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)及土壤微生物数量变化特征。[结果]分解1年后,不同N沉降处理下,常绿阔叶林和高山栎林凋落物C含量均显著增加(0.40%～8.16%),华山松林和云南松林凋落物C含量呈LN减少(2.67%),HN增加(4.09%);各林分凋落物N含量均显著增加(1.45%～69.01%),C/N则显著降低(0.34%～37.92%);相同N沉降下土壤微生物量随土层的加深而减小,N沉降对土层垂直分布格局影响不显著;N沉降对常绿阔叶林和高山栎林土壤MBC和MBN的影响表现为抑制,对华山松林和云南松林表现为低N促进,高N抑制;4种林分土壤MBC/MBN介于5.31～11.26之间,N沉降对不同林分不同土层的MBC/MBN影响存在差异,但均受到高N的抑制作用。[结论]滇中亚高山4种典型森林凋落物分解主要受森林类型影响,N沉降次之;土壤微生物量和数量主要受森林类型影响,土壤深度次之,N沉降最小。     

森林凋落物分解过程中酶活性研究进展

凋落物的分解是生态系统养分循环的重要过程.森林凋落物和土壤中的酶在森林凋落物分解过程中起着重要的作用.本文对森林凋落物分解过程中酶活性的测定方法及影响因素进行了综述,结论为:提取技术的不断提高使得对森林凋落物分解过程中的酶进行定量测定及精确测定其活性成为可能;森林凋落物分解过程中的酶活性受生物因素、非生物因素及凋落物自身化学组成的影响;微生物群落是影响酶活性的主要生物因素,土壤有机质、温度和湿度等是影响酶活性的重要非生物因素;对凋落物分解与酶系统相互作用机制的研究将成为凋落物分解过程中酶活性研究的一个发展趋势.     

全球变暖对森林凋落物的影响

凋落物是森林生态系统中养分归还的主要形式,其分解决定着土壤有机物质的存储与周转。随着全球变暖日趋明显,气候变暖对森林凋落物的影响引起了人们的极大关注,取得了较多研究成果,但部分研究结果仍存在争议,研究亟待加强。文中分别从凋落物产量、结构和组成、分解速率等方面综述全球变暖对森林凋落物影响的研究进展,比较了全球变暖不同模拟研究方法的优缺点,提出统一研究方法、加强长期动态观测、强化森林凋落物对环境变化的适应机制研究等建议,以期为全面精准评估全球变暖对森林凋落物的影响提供科学参考。     

胡桃楸、落叶松纯林及其混交林下叶凋落物分解与养分归还的比较研究

用分解袋法研究了胡桃楸、落叶松纯林及其混交林下叶凋落物的分解及养分归还速率,结果表明3种林分叶凋落物分解速率大小为胡桃楸纯林>混交林>落叶松纯林。如排除微生物侵入等的影响,胡桃楸纯林叶凋落物归还N的速率最快,落叶松纯林叶凋落物归还P、K的速率最快;二者组成混交林后,混交林叶凋落物归还N的速率较落叶松纯林明显提高,而归还P、K的速率较胡桃楸纯林明显提高。胡桃楸与落叶松混交后叶凋落物养分归还速率较其各自纯林的要高,这可能是混交林增产机制之一。     

长白山云冷杉针阔混交林半分解层凋落物生态功能

[目的]以长白山天然云冷杉针阔混交林为研究对象,分析凋落物的现存量及持水性能和养分归还量等,从水源涵养和养分归还两方面阐述森林凋落物的生态功能。[方法]基于等距离网格布点法,在4块1 hm~2样地上采集凋落高峰期前(8月下旬)半分解层的凋落物样品400个,并对其生态功能指标进行测定分析。[结果]4块云冷杉针阔混交林样地半分解层凋落物现存量均值为19.50 t·hm~(-2);持水量均值为5.56 t·hm~(-2),持水率均值为64.08%;全碳(C)、全氮(N)和全磷(P)的养分浓度均值分别为421.68、18.86和1.26 g·kg~(-1),养分归还量均值依次为8.16、0.36和0.02 t·hm~(-2),养分利用效率大小顺序为PNC。[结论]天然云冷杉针阔混交林各样地间虽存在差异,但其半分解层凋落物的水源涵养和养分归还等生态功能均较好,林下凋落物分解速度较快,持水性能较好,养分归还量较多。     

罗望子人工林凋落量及养分归还特征

通过对金沙江干热河谷元谋县境内2种不同林分的罗望子人工林的年凋落量和养分归还进行分析和研究,结果表明:罗望子人工林成林和嫁接林年凋落量分别为9.61和3.44t·hm-2,落叶比例分别是41.75%和73.79%。成林凋落量月变化表现为不规则的三峰类型,凋落最高峰出现在3月份,其余2个弱峰出现在5月份和11月份。嫁接林凋落量月变化表现为双峰类型,凋落最高峰出现在3月份,另一个弱峰出现在11月份。罗望子自身的生物学特性是影响林地凋落量年动态的内在主导因子,3种气候因子对凋落量的年动态影响较小。凋落物养分归还与林分和凋落物的组分有明显的相关性,且均以N、K、Ca归还最多,Cu归还最少。成林中,落叶、落花和落果是N、P、K、Cu归还的主要来源,落叶是Ca、Mg、Fe归还的主要来源。嫁接林中,落叶是所有养分归还的主要来源。与其他亚热带人工林相比,罗望子人工林凋落量大,养分归还量高,有较好的自养能力,是金沙江干热河谷和类似区域植被恢复与生态系统修复的优势林地,同时,也是促进区域经济发展的一种较佳林地类型。     

川西亚高山针叶林与针阔混交林凋落量及养分归还动态

本文选择川西亚高山针叶纯林和针阔混交林作为研究对象,并于2007年7月～12月采用收集框法研究了森林凋落物量以及N、P、K养分归还量。结果表明,混交林凋落量(2 090.47 kg·hm-2)比针叶林凋落量(1 189.59kg.hm-2)高出43%,林分凋落动态和归还动态呈单峰型,其高峰都出现在10月份。混交林中阔叶对凋落量的贡献达69%。同时,阔叶的养分归还量大于针叶的养分归还量。混交林和针叶林养分归还量都表现为N﹥K﹥P,针阔混交林凋落物养分归还量大于针叶林。在川西亚高山地区针阔混交林比针叶纯林具有更强的自肥能力。     

福建柏和杉木人工林凋落物性质的比较

对福建柏和杉木人工林凋落物数量、组成、季节动态、养分和能量归还及物质化学组成进行了 3a的研究 ,结果表明 :福建柏、杉木林的年均凋落物量分别为 731 83g·m- 2 、5 4 6 85g·m- 2 ,前者是后者的 1 34倍 ,其中落叶分别占总凋落量的 6 5 2 9%和 5 8 2 9% ,而福建柏林落枝、落果和其它组分占总凋落量的比例则比杉木林的低。福建柏林凋落物总量在 5月 (2 0 0 0年为 2月 )和 11— 12月出现两次峰值 ,且第 2次峰值远比第 1次高 ;杉木林总凋落物量 1年出现 3次峰值 (4或 5月、8月和 11月 ) ,且峰值较为接近。福建柏林凋落物年养分和能量总归还量分别为 13 96 1g·m- 2 和 14 6 36 5 8kJ·m- 2 ,杉木林的则分别为 12 0 0 5g·m- 2 和 12 2 91 17kJ·m- 2 ,前者分别是后者的 1 16倍和 1 19倍 ,其中福建柏林通过落叶归还的养分和能量则分别是杉木林的 1 6 3倍和 1 2 9倍。福建柏落叶N、P浓度和易分解物质 (水溶性物、半纤维素和粗蛋白 )含量高于杉木 ,而难分解物质 (如纤维素、木质素 )的含量低于杉木 ,且C N、C P、木质素 N及木质素 P的比值也比杉木落叶的低。说明福建柏林凋落量比杉木大 ,落叶质量亦比杉木的高。     

森林凋落物分解的影响因素

森林凋落物的分解与森林生态系统的物质循环有着密切的联系.凋落物的分解在很大程度上受制于凋落物自身基质质量这一内在因素,而树种、生长阶段以及养分再吸收率的差异使得凋落物的基质质量会有所不同,且森林病虫害也能影响凋落物的基质质量,从而间接影响凋落物的分解.此外,一些外在因素,包括气候条件(温度、光照、降雨)、立地条件(土壤肥力、海拔、坡向)和生物条件(土壤微生物、土壤动物)等也会改变凋落物的分解程度和向土壤释放养分的速率.本文论述了以上这些因素和凋落物分解的关系,为森林生态系统养分平衡研究提供依据.