2022年05月19日 星期四
降水格局改变和沙埋对凋落物分解的影响及其驱动机制
2021-12-30

(1)阐明了降水格局改变对凋落物分解的影响差异

降水格局改变显著影响掉落物的分解。针对这一问题我们在乌拉特荒漠草原进行了为期3年的控制试验,通过耦合其与凋落物化学特性[碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、木质素、灰分、碳氮比和木质素/氮]和非生物因素(光强度、土壤及空气的温湿度)的动态变化,以期评估降水量减少和降水间隔增大两种不同的降水格局改变对当地优势种(沙生针茅)凋落物质量损失的影响差异(图1)。研究结果表明(1)两种降水格局改变对凋落物质量损失均有负面影响;(2)对于非生物因素,两种处理仅影响土壤水分;对于生物因子,两种处理均降低了凋落物木质素含量;降水间隔增大处理可减少凋落物N和K含量,增加了凋落物的C / N和木质素/ N;(3)与降水量减少相比,降水间隔增加对凋落物质量损失及养分释放的负面影响更大,这是由于降水间隔增大处理中的碳氮比增加,造成分解者的活动条件更为苛刻(图2,表1)。相关成果于2020年发表在国际SCI杂志Frontiers in Environmental Science上。

图1 试验平台

图2 不同处理下凋落物失重率变化


表1 重复测量方差分析结果


D

T

T ×D


value

df (numerator, denominator)

Significance

value

df (n,d)

Significance

value

df (n,d)

Significance

Variable










Mass loss

806.3

2,12

***

1510.1

12,144

***

14.1

24,144

***

Litter Chemistry










Carbon

8.9

2,12

**

52.0

2,24

***

3.41

4,24

*

Nitrogen

49.5

2,12

***

203.1

2,24

***

15.1

4,24

***

Phosphorous

1.0

2,12

NS

66.9

2,24

***

1.0

4,24

NS

Potassium

233.8

2,12

***

4384.7

2,24

***

621.4

4,24

***

Lignin

310.0

2,12

***

828.4

2,24

***

265.9

4,24

***

C: N ratio

45.7

2,12

***

202.2

2,24

***

13.8

4,24

***

Lignin: N ratio

74.0

2,12

***

123.2

2,24

***

22.4

4,24

***

 

(2)明确了沙埋条件下影响凋落物分解的主导因素

沙埋在干旱和半干旱地区很普遍,可能强烈影响凋落物的分解。然而,沙埋下影响凋落物分解的主要因素不确定。为此,我们在中国北方进行了为期3年的研究,以了解沙埋条件下非生物因素(光照强度,土壤温度和湿度)和初始凋落物性状的差异,以确定哪些因素最影响凋落物质量损失的关键。结果表明:表面处理(无沙埋)和沙埋深度为5 cm的凋落物比沙埋在10厘米和20厘米深度的凋落物分解得更快(图3)。逐步回归分析表明,光照强度和土壤温度是影响凋落物质量损失的重要因素(图4)。因此,我们强调相对于最初的凋落物性状,非生物因素更能预测在沙埋条件下叶片凋落物的质量损失(图5)。相关成果于2020年发表在国际SCI杂志Catena上。

图3 中国北方三种主要灌木的初始凋落物化学组分

 

图 4 不同时期凋落物失重率比较

 

 

图 5 表明沙埋深度对凋落物质量损失控制的概念模型