凋落物分解是森林生態(tài)系統(tǒng)碳收支和養(yǎng)分循環(huán)的核心過程，凋落物的基質(zhì)質(zhì)量、土壤生物、環(huán)境因子是影響凋落物分解的三大關(guān)鍵要素，共同決定了碳和養(yǎng)分循環(huán)速率。以往針對影響凋落物分解三大要素大多開展單一要素研究，而凋落物基質(zhì)、土壤生物與環(huán)境因子對凋落物分解影響的相對重要性、以及對碳和養(yǎng)分釋放影響的異同尚不清楚。
為此，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所次生林生態(tài)與經(jīng)營組研究團隊，依托中國科學(xué)院清原森林生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站/遼寧清原森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站2007年建立的四組毗鄰次生林和人工林試驗平臺，綜合考慮影響凋落物分解的三大要素，于2012年野外布設(shè)了5040個凋落物分解袋（圖1），探究了不同樹種單一和混合凋落物基質(zhì)、不同大小土壤生物和凋落物分解環(huán)境對凋落物分解速率、碳和養(yǎng)分釋放的影響規(guī)律。
研究發(fā)現(xiàn)，凋落物基質(zhì)質(zhì)量是決定其分解速率的第一要素，土壤生物和凋落物分解環(huán)境分別是第二、第三要素（圖2）。通過對表征凋落物基質(zhì)的10余個指標分析發(fā)現(xiàn)，凋落物鎂含量、木質(zhì)素與磷的比值是影響分解的重要因子；突破了傳統(tǒng)上普遍認為的氮和木質(zhì)素控制木本植物凋落物分解的認知。研究還發(fā)現(xiàn)，凋落物基質(zhì)顯著影響單一和混合凋落物氮和錳的釋放，與人工針葉（如落葉松）凋落物相比，闊葉樹種提高了氮和錳的釋放達20%以上，且在土壤肥力相對較差的人工林土壤中更明顯；即在森林生態(tài)系統(tǒng)植物-土壤相互作用過程中，土壤肥力除了與凋落物基質(zhì)有關(guān)外，還與土壤本身原有肥力相關(guān)。研究結(jié)果揭示了凋落物分解調(diào)控因素之間的相對重要性和差異，為單一和混合凋落物碳和養(yǎng)分周轉(zhuǎn)、人工林土壤肥力恢復(fù)等提供重要參考。
上述研究成果以“Litter decomposition and nutrient release from monospecific and mixed litters: comparisons of litter quality, fauna and decomposition site effects”（http://doi.org/10.1111/1365-2745.13902）為題發(fā)表在
Journal of Ecology期刊上。沈陽生態(tài)所次生林生態(tài)與經(jīng)營組楊凱研究員為第一作者，朱教君研究員為通訊作者，其他合作者包括沈陽生態(tài)所盧德亮副研究員、鄭曉研究員和克萊姆森大學(xué)王高峰教授等。研究得到了國家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金項目(31922059)、973計劃項目（2012CB416900）和中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點研究計劃 (ZDBS-LY-DQC019)資助。
圖1 單一和混合凋落物分解野外原位試驗
圖2 凋落物基質(zhì)、土壤生物和環(huán)境因子（土壤肥力）三大要素對凋落物分解的影響
