植物凋落物分解是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)的重要生態(tài)過程,對營養(yǎng)元素循環(huán)和地上生產(chǎn)力形成具有重要影響。目前,國內(nèi)外研究對降水格局變化及氮沉降對生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)的影響有較多關(guān)注。模型預(yù)測全球和區(qū)域尺度上未來的降水格局及氮沉降還將發(fā)生顯著變化。在模擬氮沉降和降水增加條件下,中國北方干旱半干旱草地優(yōu)勢植物凋落物的分解過程及養(yǎng)分釋放特征的研究,可為全球變化背景下陸地生態(tài)系統(tǒng)元素的生物地球化學(xué)循環(huán)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
依托中科院多倫恢復(fù)生態(tài)學(xué)實驗站2005年建立的水分和氮素添加控制實驗平臺,土壤化學(xué)組王雪博士和徐柱文博士等對優(yōu)勢植物(冰草、克氏針茅和冷蒿)在氮、水添加下的凋落物質(zhì)量分解及養(yǎng)分釋放狀況進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表明,經(jīng)過2011-2014年3年的凋落物分解試驗,雜類草(冷蒿)凋落物質(zhì)量分解及養(yǎng)分釋放速率顯著快于禾草(冰草和克氏針茅)(圖1,3);3種凋落物前期質(zhì)量損失的主要原因是非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(NSC)的分解(圖2)。增水和氮添加加速了冰草凋落物的質(zhì)量損失,而對冷蒿凋落物無顯著影響;氮添加對克氏針茅凋落物分解有顯著的正效應(yīng)(圖1)。經(jīng)過3年的分解,3種凋落物釋放氮元素和鉀元素,富集鈣元素;冷蒿凋落物釋放磷元素和鎂元素,而冰草和克氏針茅凋落物富集磷元素和鎂元素(圖3)。
上述結(jié)果于2017年9月24日在以Responses of litter decomposition and nutrient release rate to water and nitrogen addition differed among three plant species dominated in a semi-arid grassland為題在Plant and Soil上發(fā)表。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃課題(2016YFC0500707)、國家自然科學(xué)基金(41371251、31370009、41371056)、中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)所青年創(chuàng)新群體項目(2014174)及中瑞合作項目(EG06-032015)資助。
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圖1.氮水添加對冰草、克氏針茅和冷蒿3年間凋落物質(zhì)量分解速率的影響

圖2.氮水添加對3種凋落物3年間非結(jié)構(gòu)性碳水化合物損失的影響

圖3.經(jīng)過3年的分解,3種植物凋落物釋放氮、磷、鉀、鎂、鈣的情況




