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凋落物分解是陆地生态系统物质循环和能量转换的主要途径,对生态系统C收支具有重要意义。传统分解模型中的温度、湿度和凋落物化学组成等因子能很好的预测湿润区凋落物的分解速率,但这些因子不能完全解释荒漠区凋落物的分解。有研究表明,光降解在干旱区凋落物分解中发挥着重要的作用,并且光降解和降水脉冲的交互作用可能是控制干旱区凋落物分解的机制之一。本研究采用分解网袋法,研究了不同处理下凋落物分解速率的差异,同时,分析了分解过程中C、N、P、木质素等成分的含量变化和释放动态。
该研究由开展于2010-2011年的三个野外控制试验组成,在古尔班通古特沙漠南缘选取齿稃草(S.arabicus)、尖喙栊牛儿苗(E.oxyrrhynchum)、钠猪毛菜(S.nitraria)、沙漠绢蒿(S.santoLinum)、梭梭(H.ammodendron)、芦苇(P.austraLis)和麦秆(T.aestivum)7个物种凋落物作为分解材料,研究其在自然光照和遮除UV辐射环境下的分解特征,为了了解冠层遮阴对凋落物光降解的影响,同时比较了梭梭、芦苇和麦秆凋落物在梭梭树下,灌丛间地和遮除UV环境下的分解差异.为了研究光降解、降雨脉冲和凋落物类型对凋落物分解的作用,以及作用的大小,并认清影响凋落物光降解的因子,选取了齿稃草、尖喙栊牛儿苗、钠猪毛菜、沙漠绢蒿和梭梭作为分解对象,进行控制UV辐射(自然光照和遮除UV辐射)和降雨脉冲(大频率大降雨、大频率小降雨、小频率大降雨和小频率小降雨)的试验.为了进一步了解在荒漠区控制凋落物分解的因素,根据降雨梯度选择了古尔班通古特沙漠南缘、古尔班通古特沙漠腹地和吐鲁番沙漠植物园进行异地光降解比较试验。
结果表明,遮除UV处理显著降低了各组分凋落物的分解速率.并且,冠层遮阴对各组分凋落物的分解没有显著影响.野外控制降雨和UV辐射的试验结果表明,凋落物化学性质、光降解和降雨脉冲都显著影响了凋落物的分解,其中凋落物化学性质的作用最为显著,而降雨脉冲的作用最小.通过比较光降解在不同处理下的贡献率发现,凋落物化学性质影响光降解在凋落物分解中的作用。在异地光降解比较试验中我们得出以下4个结论,(1)在三个分解样地,UV遮除均降低了凋落物的分解速率,但光降解对分解的贡献没有随着分解点的干燥程度的加剧而增加,光降解的作用在极端干旱地区(吐鲁番)反而最小;(2)光降解的作用在不同凋落物类型之间具有很大的差异,UV辐射对芦苇分解的作用最大,对麦秆分解的作用最小;(3)在各分解点,UV辐射表现出增加凋落物N释放的趋势。各凋落物类型在分解过程中的N释放动态不同,芦苇和梭梭N素在三个样地均表现为“释放—累积—释放”的变化过程,而麦秆则表现为“释放—累积”的过程;(4)UV辐射增加了半纤维素损失,而对纤维素不产生显著影响,木质素的光降解在凋落物分解过程中的作用不明显。