论文部分内容阅读
凋落物分解是生态系统养分循环的关键环节,作为植物体向土壤归还营养物质的主要途径,凋落物分解对维持生态系统的平衡具有显著的意义。对草原生态系统凋落物分解过程中营养元素动态规律及影响因素的研究,有助于深入理解草原生态系统的养分循环。本研究于2014年8月下旬至2015年9月上旬在中国科学院内蒙古草原生态系统定位站的羊草99样地进行野外实验。利用样方法研究自然状态下凋落物分解,探讨凋落物、植物、土壤的营养元素动态变化,以及水分添加对分解的影响。利用凋落物袋法对羊草、冰草、羊草和冰草双物种、多物种4类凋落物类型分解特征进行研究,探讨凋落物分解的混合效应及其中的营养元素动态变化规律。研究结果表明: (1)研究区各植物元素总体上属于w(N)>w(K)>w(Ca)型。羊草草原上禾本科植物具有低N、P、K、特征,Fe、Cu元素质量分数较高,Ca、K、Mg、N有显著差异(P<0.05)。在2014年8月~2015年5月,除C、Ca元素外,其它元素质量分数上升,2015年5月~7月,大部分元素质量分数下降,2015年7月~9月,变化各异。 (2)自然状态下凋落物在244~305d损失率较小,305~367d损失率较大。凋落物各元素表现出不同的变化特征,C、Cu先释放后累积,最后表现为净释放;N元素先释放后累积,P、K元素先累积后释放再累积,Ca、Mg、Fe、Mn、Zn持续累积,最后均表现为净累积。凋落物分解区的土壤研究表明,土壤有效态Fe、Cu、Zn从分解的244d先下降再上升,但无明显差异,有效态Mn呈直线下降趋势;土壤的肥力评价显示,速效K肥力丰富,有机质、总氮、总K肥力较丰富;速效P肥力在中下水平,总P表现为缺乏。 (3)水分添加对土壤含水率没有显著影响,每月施加两次水的凋落物样方,其活体生物量显著增加。不同的水分处理间,样方凋落物的质量残留率无显著差异。水分添加对微生物碳氮和分解速率有一定的提高,但影响不显著。每月施加两次水的样方,凋落物的C残留率显著小于不施加水的样方(F=9.448,P<0.01)。水分添加对N、P、Ca、Mn、Mg、Fe、Zn、Cu残留率无显著影响,添加水的样方凋落物K残留率低于对照样方。 (4)负指数衰减模型能较好预测各凋落物的分解过程,多物种、双物种、羊草、冰草凋落物的分解常数分别为1.04、0.98、1.01、0.95。4类凋落物各元素表现为不同的动态变化特征,C、P、K、Mg、 Ca、Cu元素表现为净释放,平均释放量在16.37%~87.43%; Fe元素为累积模式,累积量为140%~339%。不同凋落物Mn、Zn动态变化不同,羊草、冰草、多物种混合物凋落物的Mn表现为净累积,累积量为35.07%~57.28%,羊草和冰草双物种凋落物为净释放,释放量仅为0.9%。羊草凋落物的Zn元素表现为净累积,累积量为70.76%,其它凋落物变现为净释放,释放量为4.09%~22.32%。 (5)混合凋落物存在非加性效应。0~305d,组分凋落物之间存在着抑制作用;305d后,抑制作用消失,期望值和实际值之间无明显差异。组分凋落物的混合对C、Cu残留率起抑制作用,对Mn、Zn、Ca、Fe残留率起促进作用,而对N残留率先起促进作用,随后抑制凋落物的N残留率。对P、Mg、K的残留率无显著影响。