克氏针茅（Stipa krylovii Roshev.）草原植物凋落物分解特性及其对环境变化的响应

论文摘要

凋落物的分解对生物地球化学循环起着重要的作用。本研究以位于中国北方农牧交错区(内蒙古多伦县)的半干旱克氏针茅(Stipa krylovii Roshev.)草原生态系统为背景,针对凋落物分解研究中的几个关键过程和问题进行了探讨。研究内容包括该生态系统中几种常见植物凋落物的分解速率,在分解过程中的养分动态,凋落物的混合效应(即非加性效应)及其机制,全球变化引起的土壤有效N、P和降水增加对凋落物分解的影响及其对草原生态系统碳储量的影响等。通过对克氏针茅、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa Trin.)、双齿葱(Allium bidentatum Fisch.)、野韭(Allium ramosum L. Sp. Pl.)和冰草(Agropyron cristatum Gaertn.)的叶、茎、根凋落物的研究发现,叶和茎的分解速率与凋落物初始N和P含量呈显著正相关,根系的分解速率与初始C/N比呈显著负相关。根系凋落物一般比叶和茎凋落物分解速率快,而且具有更快的养分周转速率。有些凋落物混合在一起分解后对分解速率产生了混合效应(混合凋落物的实际分解速率偏离于基于组分凋落物计算的预期分解速率),同时它们对养分(主要是N、P、Ca、Mg)的固定或释放被延后。混合效应发生与否以及混合效应的方向主要取决于组分凋落物的特点,而与凋落物多样性的高低没有明显的关系。混合凋落物对养分动态的负作用,能降低退化生态系统遭到干扰后养分的损失,而且养分释放时间的延后有助于某些植物更好地生长,有利于退化草原生态系统恢复过程中植被结构的改善。由于凋落物的质量对分解速率的影响重大,凋落物的化学组成很可能对混合凋落物分解过程中的非加性效应起重要作用,然而迄今为止没有明确的结论。本文研究发现,具有不同初始N、P含量的凋落物(同一物种)混合在一起分解后产生了正的非加性效应,非加性效应的强弱与组分凋落物初始N、P含量的差异大小有关。而且,非加性效应与P含量差异大小的相关性比与N的强,这可能与研究地点土壤中P的含量相对更为缺乏有关。这一研究结果表明,凋落物的化学组成在有些情况下确实与非加性效应有关。通过施肥和浇水试验,研究了全球变化引起的土壤有效N、P和水分的增加

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 国外草原生态系统凋落物分解研究进展
• 1.1.1 凋落物分解过程中元素的变化
• 1.1.2 凋落物化学组成对分解速率的影响
• 1.1.3 环境因子对凋落物分解速率的影响
• 1.1.4 混合凋落物的分解
• 1.1.5 植物多样性对凋落物分解的影响
• 1.1.6 土壤养分增加对凋落物分解的影响
• 2浓度升高对凋落物分解的影响'>1.1.7 CO₂浓度升高对凋落物分解的影响
• 1.1.8 紫外辐射增强对凋落物分解的影响
• 1.1.9 凋落物分解模型
• 1.2 国内草原生态系统凋落物分解研究进展
• 1.3 本文主要研究目的、意义和内容
• 第二章 研究区域概况
• 2.1 地貌状况
• 2.2 土壤类型与分布
• 2.3 气候特点
• 2.4 植被特点
• 2.5 试验地概况
• 第三章 单一或混合物种凋落物的分解
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 凋落物材料的备置与试验设计
• 3.2.2 凋落物的化学分析
• 3.2.3 数据分析
• 3.3 结果
• 3.3.1 单一凋落物的初始化学组成和分解速率
• 3.3.2 单一凋落物在分解过程中的养分动态
• 3.3.3 凋落物混合后对分解速率的影响
• 3.3.4 凋落物混合后对养分动态的影响
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 第四章 草原植物凋落物混合分解的非加性效应及与初始 N、P 含量的相关性
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试验设计与处理
• 4.2.2 凋落物的分解
• 4.2.3 数据分析
• 4.3 结果
• 4.4 讨论
• 4.5 小结
• 第五章 双齿葱和克氏针茅凋落物分解对土壤养分和水分增加的不同响应
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 试验设计和处理
• 5.2.2 凋落物的分解
• 5.2.3 化学分析
• 5.2.4 数据分析
• 5.3 结果
• 5.3.1 凋落物初始化学组成
• 5.3.2 凋落物分解速率的物种差异
• 5.3.3 养分和水分添加对凋落物分解的影响
• 5.3.4 凋落物分解过程中的养分动态
• 5.4 讨论
• 5.5 小结
• 第六章 克氏针茅和冷蒿凋落物分解对土壤有效 N 长期增加的响应
• 6.1 前言
• 6.2 材料与方法
• 6.2.1 试验处理与设计
• 6.2.2 化学分析
• 6.2.3 数据分析
• 6.3 结果
• 6.3.1 凋落物的初始化学组成
• 6.3.2 N 素添加对凋落物分解的影响
• 6.3.3 N 素添加对土壤微生物量和活性的影响
• 6.3.4 N 素添加对凋落物养分动态的影响
• 6.4 讨论
• 6.5 小结
• 第七章 总结
• 7.1 凋落物分解过程中的混合效应（非加性效应）
• 7.2 非加性效应的可能机制
• 7.3 全球变化对凋落物分解的影响
• 7.4 未来研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及博士期间论文发表情况