【摘 要】
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凋落物分解是森林生态系统中碳周转和矿质养分循环的重要环节。在大气氮沉降背景下,土壤养分及凋落物的养分含量发生改变,从而直接或间接地影响凋落物的分解及过程,进而影响森林碳周转及土壤碳汇功能。由于古老与进化树种叶和根系的形态解剖结构和养分含量不同,推测古老与进化树种凋落物分解速率及其对氮沉降的响应可能不同,这意味着两类树种的生态功能及其对全球气候变化有不同的响应,但目前这个推测尚没有相关的研究数据支持
【基金项目】
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国家重点研发专项“南方低效人工林改造与特色生态产业技术”-课题“低效经济林提质增效关键技术研究与示范”子专题（2017YFC0505503）； 国家自然科学基金面上项目（氮对固氮和非固氮树种细根寿命的调控机制研究,31370627）；
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凋落物分解是森林生态系统中碳周转和矿质养分循环的重要环节。在大气氮沉降背景下,土壤养分及凋落物的养分含量发生改变,从而直接或间接地影响凋落物的分解及过程,进而影响森林碳周转及土壤碳汇功能。由于古老与进化树种叶和根系的形态解剖结构和养分含量不同,推测古老与进化树种凋落物分解速率及其对氮沉降的响应可能不同,这意味着两类树种的生态功能及其对全球气候变化有不同的响应,但目前这个推测尚没有相关的研究数据支持。因此,研究古老与进化树种凋落物分解对氮沉降的响应,对于认识两类树种在碳周转中的地位并预测两类树种在全球变化背景下的响应具有重要作用。为此,本研究分别以3个古老树种和3个进化树种为研究对象,通过施氮肥模拟氮沉降,研究不同类型树种细根和叶片分解速率和养分损失率的差异及其对氮沉降的响应。研究结果如下:（1）古老树种凋落叶和根分解速率高于进化树种。施氮处理促进了古老与进化树种凋落物的分解进程（P＜0.05）。通过使用Olson负指数衰减模型对凋落叶和细根的分解速率进行拟合,6个树种的凋落叶和细根分解速率相关系数R~2分别在0.805-0.917、0.880-0.986。进化树种和古老树种凋落叶周转期分别为4.092a和2.291a,进化树种和古老树种细根周转期为3.994a和3.161a;在施氮处理下,进化树种和古老树种凋落叶周转期分别为4.432a和2.540a,进化树种和古老树种细根周转期分别为3.291a和2.475a,这些结果表明古老树种根系和叶分解速度快于进化树种。（2）整个分解过程中,进化树种与古老树种凋落叶C含量无显著差异,古老树种凋落叶P含量和N含量显著高于进化树种（P＜0.05）。进化树种细根C含量显著高于古老树种（P＜0.05）;进化树种细根N含量要显著低于古老树种（P＜0.05）;进化树种细根P含量与古老树种无显著差异。施氮处理促进了进化树种与古老树种凋落叶N、P的富集和C释放;促进了进化树种与古老树种细根C的释放和N的富集,抑制了细根P的释放。（3）进化树种凋落叶C/N、C/P、N/P高于古老树种,其中N/P在两类树种凋落叶间未达到显著差异。进化树种细根C/N、C/P、N/P显著高于古老树种（P＜0.05）。施氮处理降低进化树种与古老树种凋落叶和细根C/N、C/P,其中施氮处理使两类树种细根C/N达到显著差异（P＜0.05）;施氮处理增加了进化树种与古老树种凋落叶和细根N/P,其中施氮处理使古老树种细根N/P达到显著差异（P＜0.05）。（4）施氮处理显著降低了土壤pH（P＜0.05）;显著增加了土壤全氮含量（P＜0.05）;显著抑制土壤全磷含量的增加。凋落叶和细根C含量均与土壤有机碳含量呈显著负相关,凋落叶和细根N含量均与土壤全氮含量呈显著正相关,凋落叶P含量与土壤全磷含量呈现显著负相关（P＜0.05）,细根P含量与土壤全磷含量呈现极显著正相关（P＜0.01）。施氮处理改变了土壤pH与凋落叶C、P的相关性、改变了土壤全磷与凋落叶C、N的相关性、改变了土壤pH与细根C的相关性、改变了土壤有机碳与细根P的相关性。（5）凋落叶的分解速率与凋落物初始C、C/N、C/P、木质素、纤维素、木质素/N呈现显著的负相关,与初始N、P、叶片厚度、叶片面积呈现显著的正相关;细根分解速率与N呈现极显著正相关（P＜0.01）,与初始C、C/N、木质素、木质素/N呈现显著负相关;施氮处理改变了凋落叶分解速率与初始P的相关性。施氮处理改变了细根分解速率与细根初始木质素、纤维素、N/P的相关性。（6）相关分析结果显示,凋落叶和细根分解速率与土壤pH、土壤全氮呈现极显著的正相关（P＜0.01）,凋落叶分解速率与细菌菌群多样性指数（Shannon指数）呈现显著正相关（P＜0.05）,叶的分解速率与真菌菌群丰富度指数（Chaol指数和ACE指数）呈现极显著的负相关（P＜0.01）,细根的分解速率与真菌菌群丰富度指数（Chaol指数和ACE指数）呈现极显著的负相关（P＜0.01）。以上结果表明:无论是根还是叶凋落物,古老树种分解均快于进化树种、古老树种分解周期均短于进化树种,两类树种叶片分解周期均短于细根分解周期;两类树种分解进程对施氮肥的响应不同,总体表现为施肥先促进后抑制凋落叶分解速率、增加了周转周期;而施氮则加速了细根分解速率,降低了周转周期;两类树种的凋落物分解与其N、C、木质素、纤维素含量等有关,并受土壤微生物、土壤氮、土壤pH等环境因素的影响。本研究揭示了古老树种与进化树种地上地下凋落物分解进程的差异、对氮沉降的响应及其影响因素,研究结果为预测两类树种在全球碳氮循环中的功能及其对氮沉降的响应提供了重要的理论依据。
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