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。     

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...     

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。     

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.     

陆地生态系统凋落物分解研究进展

凋落物分解是生态系统物质循环和能量流动的主要环节,对土壤有机质的形成和养分释放速率有着重要意义。对国内外在凋落物分解方面的研究进行综述,并结合森林、草地、荒漠3种不同陆地生态系统类型中凋落物的研究动态,阐述了凋落物分解的过程、影响效应及从凋落物本身的理化性质和CO2浓度升高、气候因子、土壤特性等方面综合分析了影响凋落物分解的主要因子。在此基础上对凋落物分解的未来研究方向进行展望,得出长期定位研究、建立凋落物分解模型等方面将会成为今后研究的热点。     

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。     

放牧对草地土壤理化特性影响的研究进展

综述了放牧对草地土壤物理特性(容重、渗透率)和化学特性(有机质、全氮、全磷等)的影响。由于草地土壤生态系统本身的复杂性和弹性,放牧对草地土壤特性的影响并没有一致的结论。一般而言,随着放牧强度的增加,牲畜的践踏作用变强,土壤容重逐渐增加,土壤的渗透性降低,导致土壤的含水量下降,随着土壤深度增加其影响减弱。但在有机质含量很低的沙质土壤中,超载过牧造成有机质含量降低,土壤的团粒结构减少,稳定性团聚体减少,土壤结构遭到破坏,使得土壤容重降低。放牧对土壤有机质的影响受多种因素的影响,如温度、降水、植被、土壤和管理措施(持续放牧、轮牧、围栏等),所以有机质的动态转化过程十分复杂,已有的文献放牧管理对土壤有机质的影响有3类结论:无影响、增加和降低。放牧家畜通过采食、践踏、排泄等行为直接或间接地影响土壤中氮的含量,随放牧强度增加,土壤全氮含量呈现出降低、不变和增加等。土壤磷对放牧的响应也有不同的研究报道,有的认为随放牧强度的增加,土壤全磷下降,而速效磷增加,也有研究认为长期放牧对草地的全磷和速效磷变化不大。不合理的放牧是造成土壤退化的最普遍原因,故认识不合理放牧导致草原土壤退化的过程和机制,对遏止草原退化、实现草地畜牧业的可持续发展具有重要的意义。     

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。     

增温与凋落物去除对人工草地土壤呼吸的影响

人工草地是重要的碳汇,但其土壤呼吸及其温度敏感性(Q₁₀)对气候变化和干扰的响应尚不清楚。本研究在大陆性季风气候区的紫苜蓿(Medicago sativa)和无芒雀麦(Bromus inermis)2种人工草地开展了增温和凋落物处理试验,测量了土壤呼吸速率和Q₁₀,并分析了不同草地对这些影响的响应差异。结果表明：增温使年均土壤温度显著增加约2℃(P<0.05);同时,使年均土壤湿度和电导率显著降低(P<0.05)。增温使年平均土壤呼吸速率降低8.81%;凋落物去除使年平均土壤呼吸速率降低9.33%。增温和凋落物去除均使Q₁₀降低。不同草地对增温和凋落物处理有不同的响应,其中紫苜蓿草地对增温的响应大于无芒雀麦草地,而无芒雀麦草地对凋落物处理的响应大于紫苜蓿草地。本研究表明,试验区无芒雀麦群落相较于紫苜蓿群落更能抵抗气候变化和干扰的影响,有利于减少碳排放,是更好的建植人工草地的物种。     

放牧对草地土壤微生物影响的研究述评

综述了我国不同放牧强度对草地土壤微生物区系组成、微生物数量及土壤微生物的时空分布变化研究,草地的不同利用方式对土壤微生物的影响。草地土壤微生物类群主要由真菌、细菌和放线菌等组成,它们也是草地土壤微生物中数量最大的3个类群,其中,细菌数量最多,放线菌次之,真菌最少。在空间上,草地土壤微生物数量表现为随土层的加深逐渐减少,季节分布表现为春季随温度的上升逐渐增高,最高峰出现在8月中旬,冬季降到最低。因此微生物在草地生态系统的能量流动和物质转化中起着重要的作用。     

云南马龙县山地封育草地凋落物分解与氮释放的研究

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、土壤水分、凋落物含水率,以及氮素释放进行了研究.结果表明.围栏封育草地凋落物分解速率显著高于未封育草地凋落物分解速率(P<0.05),封育区凋落物增加.起到了一定的保温作用,即可以加速凋落物的分解.同时也减少冬季低温对山地草地的伤害;草地凋落物的干物质分解速率与土壤含水率、凋落物含水率呈显著正相关(r=0.949,P<0.05),封育增加了土壤的含水率,促进了凋落物的分解.总氮的含量与凋落物分解速率成正相关(r=0.995,P<0.05).氨素是调节草地凋落物分解速率的一个重要因素.     

放牧牦牛粪对草地畜牧业影响研究进展

放牧牦牛是青藏高原的当家畜种,是草地畜牧业草—畜—粪—土—草物质养分循环系统的重要参与者.牦牛粪便还用可能是影响青藏高原高寒草地生态系统的重要方式之一.深入研究放牧牦牛粪便排泄行为及对草地生态系统的影响,对于科学利用放牧牦牛粪便,推动高寒草地畜牧业健康发展具有重要意义.一、放牧牦牛排粪行为和排粪量估算放牧牦牛因...     

天山北坡改良草地凋落物混合分解特征研究

研究凋落物分解过程及其调控机制对于预测生态系统凋落物分解、揭示营养元素循环规律具有重要意义。本试验采用野外凋落物网袋分解法,设置了紫花苜蓿（Medicago sativa）和无芒雀麦（Bromus inermis）不同混合比例的叶凋落物处理,在分解1个月、3个月和12个月后取出测定凋落物剩余量及碳氮含量。试验结果表明：单独紫花苜蓿凋落物的分解和碳、氮释放量均高于无芒雀麦凋落物单独分解,混合凋落物剩余率介于两种单一凋落物分解剩余率之间;混合凋落物紫花苜蓿和无芒雀麦凋落物比例为1：3的组合表现为显著的协同效应,其他组合为加和效应;凋落物剩余率及碳氮元素的剩余率与其初始氮含量呈负相关关系,与初始碳氮比呈正相关关系。研究结果表明,在新疆山地草原生态系统,凋落物混合分解效应与其组合比例密切相关,在豆禾凋落物适宜比例下混合凋落物分解可产生协同效应。     

一株纤维素分解菌的鉴定及对两种草坪草凋落物分解活性的研究

对1株分离筛选自东祁连山高寒草地土壤真菌菌株F₁的分类学地位及对多年生黑麦草和白三叶凋落物的分解活性进行了研究。采用形态学和rDNA-ITS分子生物学相结合的方法,对菌株F₁的分类学地位进行了确定,初步鉴定为Microdochium bolleyi;应用摇瓶液体发酵法,通过接种和不接种处理,分别以2种草坪草凋落物为底物,于25℃,150 r/min震荡培养42 d,测定了2种草坪草凋落物诱导真菌分泌木质纤维素酶活力动态变化和草坪草凋落物细胞壁物质(CWM)的降解率。结果表明,1)接种处理后,2种草坪草细胞壁非水溶性物质(ICWM)的量显著减少(P<0.05);2)漆酶出现最早,其次是纤维素酶和木聚糖酶,邻苯二酚氧化酶和愈创木酚氧化酶出现最晚;3)与白三叶凋落物为底物的发酵体系相比,黑麦草凋落物ICWM和CWM降解率高,且差异显著(P<0.05);4)除漆酶之外,以黑麦草凋落物诱导菌株F₁分泌的滤纸酶、羧甲基纤维素酶、木聚糖酶、邻苯二酚氧化酶和愈创木酚氧化酶活力比白三叶诱导相应的酶活力高(P<0.05)。     

放牧对草地植物及土壤的影响

本文综述了放牧强度对草地生态系统中植物群落、植物多样性，植物生物量及土壤理化性质的影响，提出适度放牧是提高草地生产率，保持群落稳定性，使草地可持续利用的最经济有效的途径。     

东北松嫩草地羊草群落环境因素与凋落物分解季节动态

对羊草群落凋落物分解季节动态与微生物呼吸速率、土壤有机质、土壤C/N、土壤温度、土壤水分等11种环境因素的季节动态进行了系统的研究,结果表明:1)凋落物分解季节动态呈单峰曲线,8月中旬达最大值4.285mg/(g·d)。2)凋落物分解指数为1.55,95%凋落物分解需6.8年。3)微生物呼吸速率季节动态呈单峰曲线,8月中旬达最大值13.27Cg/(cm2·d),同凋落物分解速率显著正相关。4)凋落物分解速率同土壤有机质含量、土壤C/N显著负相关。5)凋落物分解速率同土壤水分显著正相关。     

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。