凋落物分解及其影响机制

为系统了解中国凋落物分解及其影响机制的研究进展,基于当前常用的4个学术期刊数据库(中国知网、ISIWebof Science、Science Direct和Springer Link),检索1986–2018年的相关文献并进行计量分析。中国凋落物分解研究以森林生态系统为主(占65%),且多集中于易于观测的地上凋落物部分,未来应加强地下部根系凋落物分解研究。凋落物分解研究对象通常选取当地优势种或主要组成物种(约占68%),考虑到混合效应的存在,仅依据单一凋落物分解研究结果来反映自然界中混合凋落物的实际分解特征具有局限性。目前中国凋落物分解研究主要集中在碳、氮、磷3种元素上,应更多关注影响分解的重要化学组分(如钾、铁、锰、木质素、单宁等)和环境污染相关重金属元素的迁移转化及调控机理。未来需将植物-凋落物-土壤作为一个整体,结合生态化学计量学,系统研究各元素的生物地球化学循环过程、机制及耦合关系。氮沉降和气候变化对凋落物分解的影响是当前研究热点,特别是氮、磷等多因子交互作用对凋落物分解的影响,以及气候变暖背景下凋落物分解的温度敏感性、冻土区凋落物分解驱动机制的研究

Study on Soil Respiration at Grazing and Fenced Typical Leymus chinensis Steppe, Inner Mongolia

基于静态箱式法，在内蒙古典型羊草草原围栏与自由放牧样地对土壤呼吸作用及其影响因子进行连续两年野外对比观测。结果表明，围栏内外土壤呼吸作用的日、季动态差异不大，日动态呈单峰型曲线，高峰值一般出现在午间11：0014：00，最低值出现在凌晨1：003：00。从整个生长季节来看，土壤呼吸作用的最大值出现在6月中旬到7月底，随后逐渐降低。整个观测期间围栏与放牧样地土壤呼吸作用平均值分别是219.18 mg CO2•m-2•h-1和111.27 mg CO2•m-2•h-1，围栏样地土壤呼吸作用明显高于放牧样地，可能与土壤含水量改善和生物量增加有关。对影响土壤呼吸作用的因子分析表明，放牧使土壤含水量和相对湿度明显降低，而对气温、大气CO2浓度和光合有效辐射的影响并不大，且放牧使羊草净光合速率的影响明显增加，而对气孔导度和胞间CO2浓度影响不大。围栏样地土壤呼吸作用与各影响因子的相关性从大到小依次为土壤含水量、净光合速率、气温、相对湿度、大气CO2浓度、胞间CO2浓度、气孔导度和光合有效辐射，其中土壤含水量和气温是影响土壤呼吸作用的主要环境因子，净光合速率是主要的生物因子。尽管放牧改变了土壤呼吸速率，但土壤呼吸作用各影响因子的排列顺序基本上没有改变,只是发生了量的变化。选择目前常用的土壤呼吸作用水热因子模型，在放牧与围栏羊草草原分别进行了验证和评估。在低温低湿条件下，土壤呼吸作用主要受温度调控，然而，随着温度升高和水分增加，温度单因子模型不能模拟水分对土壤呼吸作用的激发作用。在干旱半干旱的典型草原区，土壤呼吸作用主要受土壤含水量影响，而如果把温度的调控作用考虑进去能进一步提高模型的预测能力。在围栏样地，水热双因子线性模型的相关系数高于其它模型，可以解释土壤呼吸作用82%以上的变化情况，而对于放牧样地来说，指数模型、指数-乘幂模型和指数-Arrhenius方程的相关系数(R2=0.87-0.88)高于线性模型(R2=0.73-0.79)。 在温室实验中，通过模拟典型草原优势植物种羊草不同密度对土壤呼吸作用的影响，采用根系生物量梯度外推法对羊草种群根呼吸作用与微生物呼吸作用进行了区分。结果表明，羊草根系呼吸速率在生长初期最大, 达到33.5 mg CO2•gDW-1•h-1, 随着植物生长逐渐降低而趋于稳定, 在1.1~2.0 mg CO2•gDW-1•h-1之间变动。整个生长季节根呼吸作用占土壤呼吸总量比例从9.7%逐渐上升到52.9%，平均值为36.8%。尽管随着生长根呼吸速率逐渐降低, 但根系生物量的增加却使根呼吸作用所占比例不断升高

积雪变化对中国森林凋落物分解影响研究进展

森林凋落物的分解对于维持生态系统物质循环和养分平衡具有重要意义,并受到不同积雪厚度下冻融格局的影响。冻融期(包括冻结过程期、完全冻结期、融化过程期)是冻土区凋落物分解的重要时期,该时期分解的凋落物量约占全年分解总量的一半。积雪减少通常会导致土壤温度降低、冻融循环次数增加,进而影响凋落物分解。通过综述近10年来积雪变化对我国森林凋落物分解影响的研究成果发现,积雪厚度减少在冻融期通常会抑制凋落物质量损失、碳元素释放和纤维素降解,生长季则起到促进作用,从全年来看多数表现为抑制作用。因此,冻融作用造成凋落物的物理破坏,对其分解的促进作用主要发生在后续生长季。积雪厚度减少在冻融期通常抑制氮元素释放,生长季和全年则无明显规律;磷元素和木质素目前研究还存在很大差异。最后,进一步阐述了积雪变化对凋落物分解影响研究存在的问题及未来研究发展方向

中国兴安落叶松天然林地理分布及其气候适宜性

准确评估兴安落叶松林潜在分布及其气候适宜性对科学指导森林经营和管理具有重要的现实意义。基于可能影响兴安落叶松林地理分布的8个气候变量:最冷月平均温度(Tc)、最暖月平均温度(Tw)、气温年较差(DTY)、≥5℃积温(GDD5)、年均降水量(P)、秋冬季平均降水量(Pa&w)、湿润指数(MI)和年辐射量(RAD),利用最大熵模型确定了影响中国兴安落叶松林地理分布的主导气候因子,并构建了兴安落叶松林地理分布与气候的关系模型。结果表明:影响中国兴安落叶松林地理分布的主导气候因子是Tc、DTY、RAD和GDD5,累积贡献率达87.8%,表明热量(温度与辐射)是兴安落叶松林存在与否的决定因素,而水分限制作用相当有限。中国兴安落叶松林主要分布在中、低气候适宜区域,其气候特征为:-28.8℃≤Tc≤-19.5℃;39.0℃≤DTY≤46.2℃;2871.7 MJ·m-2≤RAD≤3519.8 MJ·m-2;1000.0℃·d≤GDD5≤2100.0℃·d