凋落物分解是陆地生态系统养分循环的关键过程,是全球碳(C)收支的一个重要主要组成部分,正受到全球大气氮(N)沉降的深刻影响。探讨大气氮沉降条件下森林凋落物的分解,有利于揭示森林生态系统C平衡和养分循环对全球变化的响应。选择福建沙县官庄林场1992年栽种的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,自2004年开始野外模拟氮沉降试验,至今12年。氮沉降处理分4个水平,N0、N1、N2和N3分别为0、60、120、240 kg N hm^-2 a^-1。2015年12月开展分解袋试验,对经过氮沉降处理12年的凋落物(叶、枝、果)进行模拟原位分解,每3个月收回一次分解袋样品,为期2年,同时测定凋落物干物质残留量及其C、N和磷(P)含量。结果表明,经2年分解后,氮沉降条件下凋落物叶、枝和果的干物质残留率平均值分别为27.68%、47.02%和43.18%,说明分解速率大小依次为叶>果>枝。凋落物叶、枝和果的分解系数平均为0.588、0.389和0.455,周转期(分解95%年限)分别为4—5年、6—8年和5—7年。低 中氮处理(N1和N2)均促进凋落物叶、枝和果的分解,以N1的效果更明显,而N3起到抑制作用。N1处理的凋落物叶、枝和果的周转期分别为:4.50年、6.09年和5.85年,N2处理的分别为4.95年、8.16年和6.19年。模拟氮沉降在一定程度上增加了凋落物叶、枝和果分解过程中的N和P含量,但降低了C含量。凋落物叶、枝和果分解过程中C元素呈现释放 富集 释放模式,N和P元素呈现释放与富集交替,除枝的N元素外,其他均表现为释放量大于富集量。
陆地生态系统碳循环是生物地球化学循环的关键过程之一。碳利用效率(carbon use efficiency,CUE)是描述生物用于形成生物量的碳占其所吸收总碳比例的一个定量指标,反映了生物的碳同化能力和固碳潜力,是研究生态系统碳循环中碳通量和碳分配模式的重要参数,能有效预测生物与周围环境之间的碳流通和碳反馈。目前,关于CUE的研究还不充分,尤其是对CUE及其影响因子的系统性综合论述还较少。为此,本文综述了国内外有关碳利用效率(植物碳利用效率(CUEa)和微生物碳利用效率(CUEh))的研究方法和研究进展,分析了CUEa和CUEh的异同、内在联系及作用机理。基于分析对今后的研究提出几点展望:(1)优化测量手段和计算方法,适当地调整参数,将模型方法与实测数据结合,使CUE的定量描述结果更准确;(2)结合不同尺度的研究结果,探究个体、种群、群落、生态系统等不同空间尺度和时间尺度上CUE的联系及变化规律,为碳循环和碳流通的时空变化规律提供新证据;(3)研究CUE对全球变化(如高温、干旱、CO2浓度增加等)的响应,探讨CUE对未来气候情景的响应和适应机制;(4)开展有关物种丰富度或生物多样性的梯度变化对CUE的影响研究,阐释物种多样性减少或物种灭绝等现象对碳循环过程的影响,将生态系统物种多样性与生态系统功能相联系;(5)加强对CUEh的研究,定量探究其与CUEa的异同,并将二者结合起来,更全面地解释地上-地下生态系统碳的分配特征。同时适当开展动物CUE的研究,目前该类研究还缺乏系统性。
