土壤动物对亚高山森林凋落叶分解的影响

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凋落物分解是森林生态系统养分归还的关键过程,与植物生长和生产力联系紧密。气候条件、基质质量和分解者活动是调控凋落物分解最为重要的三个因素。土壤动物群落可通过直接取食、破碎、混合等作用和改变分解微环境,选择性捕食控制土壤微生物数量、结构和活性等间接作用影响凋落物分解速率和元素释放过程。然而,目前有关土壤动物对凋落物分解影响的研究多采用单一的物理阻隔法(不同孔径解袋法)或化学试剂排除法(土壤动物抑制剂)进行,较少涉及将两种方法结合起来研究土壤动物对凋落物分解的影响。因此,在前期研究的基础上,于2016年4月至2018年4月,采用生物制剂排除法(萘添加和不添加)和不同孔径大小分解袋法(3mm,1mm和0.05mm)相结合的方法,以川西亚高山森林岷江冷杉(Abies faxoniana)、红桦(Betula albo-sinensis)、杨树(Populus simonii)和箭竹(Fargesia spathacea)凋落叶为对象,研究凋落叶分解过程中土壤动物群落对凋落叶质量损失、元素释放和难易分解组分(木质素和纤维素)降解的影响,对比了解不同研究方法条件下土壤动物对亚高山凋落叶分解的影响,有利于深入理解土壤动物在亚高山森林生物地球化学循环过程的作用。主要结果如下:(1)经过两年的分解,岷江冷杉、红桦、杨树和箭竹凋落叶质量残留率分别为48.5-56.6%,44.9-54.12%,36.6-47.2%和47.4-56.7%,土壤动物参与显著降低了凋落叶残留率。土壤动物对凋落叶质量损失的贡献随分解时间增加呈现降低趋势。生物抑制剂法条件下土壤动物贡献比例在分解的120天最高,岷江冷杉、红桦、杨树和箭竹的土壤动物贡献率分别为26.1%、22.1%、14.5%、18.7%;不同孔径分解袋法中土壤动物贡献比例在分解的120天至240天最高,3mm孔径凋落袋岷江冷杉、红桦、杨树和箭竹的土壤动物贡献率分别为22.2%、18.3%、14.2%、20.9%,1mm孔径凋落袋岷江冷杉、红桦、杨树和箭竹的土壤动物贡献率分别为16.2%、22.3%、15.5%、23.3%,且红桦、杨树和箭竹三种凋落叶中小型土壤动物(1mm孔径)贡献比大于大型土壤动物(3mm孔径)贡献比,岷江冷杉则相反。凋落叶分解系数k值以杨树最高,冷杉最低,土壤动物参与增加了凋落叶可分解性(k),缩短了凋落叶分解周期。(2)整个研究期间,四种凋落叶碳、氮和磷残留量总体表现出相似变化特征。土壤动物对凋落叶碳、氮和磷释放的影响随研究方法和树种明显不同。在生物抑制剂法条件下,土壤动物参与显著降低了四个树种凋落叶有机碳残留量,促进了岷江冷杉凋落叶氮(1.1%)和杨树凋落叶磷(1.0%)的释放,抑制了红桦(-3.2%)和杨树(-15.6%)凋落叶氮以及岷江冷杉(-1.6%)和红桦(-10.2%)凋落叶磷的释放;在不同孔径分解袋法中,土壤动物参与对四个树种凋落叶有机碳残留量总体影响不显著,但土壤动物参与显著促进了杨树凋落叶氮(3.4%)和磷(5.1%)的释放,但对其余三种凋落叶氮的释放无显著影响,且抑制了岷江冷杉、红桦、杨树的P释放,土壤动物作用的P释放率为-4.2%、-6.5%、-1.1%。(3)土壤动物参与总体促进了纤维素的释放,抑制了木质素的降解,但在两种土壤动物去除方法条件下均未达到显著水平。土壤动物对纤维素和木质素的分解在两种方法处理下存在明显的差异。在生物抑制剂法条件下,土壤动物参与促进了杨树的纤维素分解,对其余三种凋落叶影响不显著,但土壤动物参与抑制了岷江冷杉、红桦、杨树和箭竹的木质素降解;而在不同孔径分解袋法中,土壤动物参与抑制了四种凋落叶的纤维素分解,促进了岷江冷杉、红桦和杨树的木质素降解。综上所述,在生物抑制剂法和不同孔径分解袋法两种土壤动物处理条件下,凋落叶的质量损失、元素释放和组分降解均表现出相似的变化规律。土壤动物的参与不同程度的加快了凋落叶分解速率,缩短了分解时间,促进了凋落叶碳、氮和磷的释放,表明两种方法在亚高山森林均能较好的用于研究土壤动物生态功能的研究。而两种土壤动物处理方法下纤维素和木质素降解的差异,表明凋落物难易分解各组分(如木质素和纤维素等)对土壤动物控制方法和参与分解的土壤动物类群敏感响应。
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