森林凋落物分解重要影响因子及其研究进展

森林凋落物分解重要影响因子及其研究进展内容摘要：

生态学杂志 Chinese Journal of Ecology 　2004 ,23 ( 6) :77～83 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　 森林凋落物分解重要影响因子及其研究进展 3 3 李志安 　邹 　碧 　丁永祯 　曹裕松 ( 中国科学院华南植物园 , 广州 510650) 摘 　要 　当前 ,森林凋落物分解被放在陆地生态系统碳平衡背景下进行研究 ,认识凋落物分解 过程的影响因素和影响机理对理解地表碳平衡具有重要意义 。凋落物在分解过程中 , 伴随有 养分含量的变化 ,低品质凋落物在分解前期 ( 可达 2 ～ 3 年 ) 会从环境中固定养分 , 特别是氮磷 养分 ,而在后期则会释放出养分 。凋落物本身的养分含量是影响分解速率的重要因素 ,高养分 含量的凋落物分解快些 , 阔叶凋落物比针叶凋落物分解快些 。有资料显示 , 在总分解率为 2914 %的构成中 ,理化因素 、 微生物因素与土壤动物因素对凋落物分解的贡献率分别为 712 % 、 810 %和 1412 % 。不同类型凋落物在分解过程中的土壤动物类群也不同 ,它也是造成凋落物分 解速率不同的关键因素 ,通常阔叶树种凋落物分解过程中 , 会有更多的微节肢动物出现 。CO2 浓度升高将造成植物有机质含碳量与其它养分的比值升高 ,形成低品质的凋落物 ,从而间接影 响凋落物分解速率 ,一般认为 ,全球 CO2 浓度升高会加强土壤作为碳汇的功能 。 关键词 　凋落物分解 ,凋落物质量 ,生物分解 ,CO2 浓度上升 中图分类号 　Q148 　　　文献标识码 　A 　　　文章编号 　1000 - 4890 ( 2004) 06 - 0077 - 07 Key factors of forest litter decomposition and research progress. L I Zhi ’an , ZOU Bi , DIN G Yongzhen ,CAO Yusong ( Sout h Chi na Botanical Garden , Chi nese A cadem y of Sciences , Guangz hou 510650 , Chi na) . Chi nese Journal of Ecology ,2004 ,23 ( 6) :77～83. This paper reviews t he research advance in litter decomposition of forest ecosystem ,wit h special at2 tention to nutrient processes and t he factors regulating t he decomposition. Traditionally ,litter decom2 position has been studied on t he background of nutrient cycle in forest ecosystem. But modern work is associated wit h t he carbon balance of terrestrial ecosystem on t he background of global change. Lots of documents have addressed such factors regulating t he decomposition as litter quality ,biological con2 tribution and p hysical factors. Nutrient release from t he litter is related to t he stage of decomposition. About 2 years or 50 % of decay are often t he time when litter begins to release nutrients for many lit2 ter types , while during t he initial period , decomposition often results in immobilization of nutrient from t he environment . This occurs mainly for N and P ,but not for metal elements. Litter quality is t he key factor governing t he nutrient release ,wit h which C/ N ratio is highly correlated. Litter quality is also a key factor determining t he decomposition rate. Litter of high nutrient content ( especially of N and P) decomposes fast . This quality controlled process mainly happens in t he initial stage of de2 composition. Some organic components such as lignin and cellulose in litter are also important factors governing t he decomposition. Lignin/ N ,lignin/ P and ot her ratios of recalcitrant substance to inorgan2 ic nutrient are widely used indicators of litter decomposability. Biological and p hysical2chemical factors contribute to t he litter decomposition. Reference data of contribution are 7. 2 % (only p hysical2chemi2 cal) ,8 % (only microbiological) and 14. 2 % (only soil animals) in a total decomposition of 2914 %. Litter quality results in t he difference of soil fauna and microbes ,which in return influences t he de2 composition rate. Abundance of soil fauna and microbes as a result of better quality of broadleaf litter accounts for t he accelerated decomposition of pine needles when t hey are mixed toget her. Rise of CO2 concentration in t he atmosp here enhances t he primary productivity of forest ecosystem ,but t he quali2 ty of litter decrease ,as a result ,wit h higher C/ N. Lower quality litter decomposes more slowly. High CO2 seems no direct impact on t he decomposition. In general , high CO2 as a consequence of global change is expected to strengt hen t he role of soil as a sink of carbon. However , more investigation is needed in t his context . Key words 　litter decomposition ,litter quality ,biological decomposition ,rise of CO2 concentration. 1 　引 　言 凋落物在森林生态系统中占有重要地位 , 国内 外开展了大量研究工作 。传统上 , 它主要被放在生 态系统养分循环的背景下进行研究 , 凋落物分解的 快慢及其养分释放的多少 , 决定了生态系统养分过 3 国家自然科学基金项目 ( 30170191) 、 广东省自然科学基金项目 (20000976 ,003031) 、 中国科学院知识创新工程领域前沿项目和华南 植物研究所所长基金资助项目 。 3 3 通讯作者 收稿日期 :2003 - 02 - 14 　　改回日期 :2004 - 07 - 08 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 生态学杂志 　第 23 卷 　第 6 期 　 78 程的特征 ,也决定了土壤中有效养分的供应状况 ,进 而影响植物的养分吸收 。前人的研究对凋落物分解 的影响因素进行了全面的探讨 , 通常认为分解过程 中养分的可利用性是主要制约因素 [ 50 , 53 ] , 当落叶 的营养质量差时 ,可导致长时间环境中的养分缺乏 。 理研究的深度和广度上有很大发展 , 注意到落叶中 水溶性有机物质和营养物质与落叶分解之间的相互 关系 [ 8 ] 。在第 6 届国际土壤学会会议上 ,Burges[ 16 ] 报告了森林落叶分解过程中的阳离子释放的研究 , 将研究的元素范围大大扩展 ,Olson [ 46 ] 首次使用了 北方极地土壤有机质可达数百年不分解 , 养分无法 获得释放 ,它被认为是该地植物进化长命器官的最 重要的诱导因素 [ 36 ] ,长命器官不需要从环境中吸收 很多养分 ,因而 ,凋落物分解研究还与植物进化相联 系 。现代凋落物研究主要被放在全球变化的背景下 指数腐解方程描述落叶的分解 , 这一方程成了最普 遍接受的形式 。苏联学者更是