放牧影响草地凋落物分解研究进展

放牧是草地生态系统的主要土地利用方式之一,能够通过改变土壤环境、土壤生物与非生物因素、凋落物质量与产量调控草地凋落物分解,进而影响草地生态系统养分循环和能量流动,但放牧如何影响草地凋落物分解过程及其微生物机制仍缺乏统一认识。本研究利用文献计量分析,回顾了放牧影响草地凋落物分解的历史发展并剖析了各阶段热点研究内容,从土壤环境（水分、温度、容重、光照、pH等）、微生物活动（群落结构、养分、主场效应）、凋落物质量（植物群落结构、植物多样性、凋落物质量）等多个方面阐释了放牧影响草地凋落物分解的研究进展与不足,并进一步总结放牧导致的草地凋落物分解变化对养分循环的影响。基于上述分析,提出未来重点研究方向：1）加强长期放牧强度控制试验联网建设;2）亟须查明放牧条件下不同径级根系凋落物分解机制;3）探明放牧对混合凋落物分解的影响机理;4）以植物-凋落物-土壤环境-微生物为整体,系统阐释放牧影响凋落物分解的关键过程及机制;5）综合考虑放牧与全球变化要素对凋落物分解过程的协同影响。以期为深入探讨全球变化对草地凋落物分解的影响,以及草地生态系统服务功能的维持机制与可持续发展提供科学依据。     

降水、氮沉降及放牧对草地生态系统凋落物分解的影响研究进展

草地生态系统对我国建设生态文明、提供生态系统服务、保障食品安全和维护边疆稳定有举足轻重的作用。全球气候变化和过度的人为干扰打破了草地生态系统原有的平衡及稳定性,造成草地退化、沙化和盐渍化现象严重。草地生态系统结构、功能与过程的稳定是保证草地生态系统稳定的基础。凋落物分解过程是草地物质循环的重要环节,对维持草地生态系统稳定性具有重要作用。草地生态系统凋落物分解对降水格局变化、大气氮沉降增加及放牧干扰的响应已有较多的研究。对目前国内外相关研究进行了梳理和总结,发现降水、氮沉降和放牧对草地生态系统凋落物分解的影响,因地理位置和气候变化以及草地类型的异质性而不同,也有针对同一地区开展的研究呈现不同结果的现象。目前对这三种干扰因素中的两因素或三因素交互作用对草地生态系统凋落物分解过程的影响研究较少,而研究气候变化及人为干扰对草地生态系统凋落物的影响对正确理解草地生态系统结构与功能,以及可持续利用与保护草地生态系统具有重要的意义。     

山地草地凋落物分解与持水力的研究

以云南马龙县退化山地草地为研究对象,对封育2年草地的凋落物分解速率、储水能力进行了分析.结果表明,随封育时间的推移,草地凋落物分解速率有所降低.在封育条件下,草地凋落物的分解速率显著高于自然放牧草地(F=7.647;P<0.01).随凋落物分解时间的推移,其最大持水率呈抛物线状.     

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。     

草地凋落物分解的主要影响因素

分析了主要的非生物因素（降水、温度、地形）、生物因素（动物、微生物、植物）和管理因素（放牧、灌溉、刈割）对草地凋落物分解的作用机理和途径。在一定范围内,凋落物分解速率分别随降水和积温的升高而增加;土壤养分高有利于凋落物分解;凋落物分解,土壤微生物的作用在前期至关重要,中期则土壤动物起决定性作用,后期以两者共同作用为主;适度放牧、灌溉和刈割促进凋落物分解。这些因素通过改变凋落物的基质质量、生境,或直接改变（物理作用）凋落物的量,以调控凋落物的分解。从定量研究和前沿问题的角度,提出草地凋落物管理今后值得研究的几个方面。     

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。     

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。     

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。     

降水格局对科尔沁沙地三种草本植物凋落物分解的影响

基于研究区多年降水特征,设置高频低量、中频中量和低频高量3种降水格局,采用凋落物分解袋法,对科尔沁沙地3种常见一年生草本植物一个生长季地上和地下凋落物分解特征进行了研究。结果表明,降水格局和凋落物埋深均是影响分解率的关键因素。其中地表凋落物的分解率显著低于地下凋落物,随埋深增加地下凋落物的分解率有增加的趋势,10~20 cm层狗尾草地下凋落物分解率显著高于0~10 cm层(P<0.01)。低频高量降水状况下地上凋落物的分解率显著降低(P<0.01)。降水格局与凋落物埋深存在显著的耦合关系(F=3.60, P=0.008),随土壤深度增加,降水格局对凋落物分解率的影响减少,且物种间存在差异性,不同降水格局下狗尾草和黄蒿地上凋落物和0~10 cm埋深地下凋落物分解率均存在显著差异性(P<0.05),而尖头叶藜仅地上凋落物在不同降水格局下的分解率表现出显著差异性(F=48.42, P<0.001)。     

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。     

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。     

干旱与半干旱区红砂枯落物分解初期节肢动物群落结构特征

选择宁夏盐池半干旱区和内蒙古乌拉特后旗干旱区荒漠草原为研究样地,以红砂枯落物为研究对象,利用网孔分解袋法,在灌丛内外微生境布设分解袋。通过调查分解袋中节肢动物群落组成与多样性分布特征,结合枯落物化学分析和土壤环境因子测定,研究灌丛微生境红砂枯落物分解初期节肢动物群落结构分布规律。结果表明：1）红砂枯落物节肢动物优势类群在盐池半干旱区灌丛中有3类,裸地中仅2类;而在乌拉特后旗干旱区表现为灌丛内外优势类群均有3类。常见类群在盐池半干旱区灌丛中有7类,而裸地中仅3类;而乌拉特后旗干旱区灌丛中有7类,裸地中有4类。稀有类群在盐池半干旱区表现为仅在裸地出现,而乌拉特后旗干旱区表现为仅在灌丛内出现。2）红砂枯落物节肢动物个体数和类群数在盐池半干旱区均表现为裸地显著高于灌丛,而在乌拉特后旗干旱区均表现为裸地显著低于灌丛（P<0.05）。红砂枯落物节肢动物Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Margalef指数以及Pielou指数在盐池半干旱区和乌拉特后旗干旱区均表现为灌丛内外无显著差异（P>0.05）。3）红砂枯落物节肢动物个体数在盐池半干旱区仅与土壤pH值呈显著正相关性,而与土壤砂粒含量呈显著负相关性;类群数在盐池半干旱区仅与土壤砂粒呈显著负相关性（P<0.05）。在乌拉特后旗干旱区红砂枯落物节肢动物个体数和类群数与环境因子间均无相关性（P>0.05）。冗余分析（RDA）和偏RDA分析结果表明,枯落物K含量是影响干旱与半干旱区红砂枯落物节肢动物个体数分布的主要环境因子。4）综合表明,红砂枯落物节肢动物个体数和类群数受到灌丛微生境和气候因子的双重影响,但群落多样性受灌丛微生境和气候因子的影响均较小。并且,随干旱程度的加强,灌丛微生境对红砂枯落物节肢动物个体数和类群数分布的影响从溢出效应转变为聚集效应。     

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。     

东北松嫩草原碱茅群落的土壤呼吸同枯枝落叶分解释放CO2贡献量研究

应用静态气室法测定了碱茅群落的土壤呼吸和枯枝落叶分解释放CO2贡献量的季节动态,结果表明:①土壤呼吸的季节动态呈现单峰曲线,7月中旬达最大值11.4 gC/(m2@d);②土壤呼吸的季节变化与地上绿色体生物量季节动态同步;③土壤呼吸的季节动态同枯枝落叶分解速率的季节动态同步;④土壤呼吸量与0～10 cm的土壤层中的含水量显著正相关;⑤地表枯枝落叶层分解直接排放CO2量的季节动态呈现单峰曲线,7月中旬达最大值2.93 gC/(m2@d),有减缓土壤向大气排放CO2的作用;⑥枯枝落叶分解释放CO2量同现存地表枯枝落叶量显著正相关.     

草坪草屑的加工与利用

我国每年修剪草坪产生大量的草坪草屑,对草坪草屑的加工利用,可以对我国能源、饲料、肥料及蛋白资源的短缺起到一定的缓解作用,因此如何对草坪草屑进行合理利用已成为一项重要的研究课题。本文综述了草坪草屑能源化、饲料化、肥料化和深加工4种利用方式,详细介绍了草坪草屑在发酵生产能源、饲喂家畜、堆肥还坪以及加工叶蛋白等方面的研究进展,指出禾本科草坪草屑和豆科草坪草屑应采用不同的处理方式,对各加工方式的投入和产出也应进行进一步的量化核算,同时总结并展望了草坪草屑利用方式的发展前景。