模拟氮沉降对鄂西南泥炭藓湿地优势植物生长及凋落物分解的影响

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泥炭藓湿地是由泥炭藓属(Sphagnum)植物及其他草本植物沼泽化形成的一种特殊湿地类型。泥炭藓湿地中所储存的碳甚至超过每年固定在所有陆生植物中的碳量,在土壤碳累积过程中发挥着关键作用。然而,近半个世纪以来,由于工业革命及人类活动导致的大气氮沉降的急剧增加已经严重改变了泥炭藓湿地的贫营养环境特征、优势植物的群落组成、生长动态及凋落物分解等过程,进而将可能会对湿地的碳汇功能产生深远影响。目前,有关模拟氮沉降对亚热带泥炭藓湿地优势植物生长及凋落物分解的影响的相关研究还鲜有报道。本研究选择氯化铵(NH4Cl)作为氮源,模拟氮浓度设置4个水平,分别为N0(0 g N m-2a-1)、N3(3 g N m-2a-1)、N6(6 g N m-2a-1)、N12(12 g N m-2a-1),其中N0为对照(CK),N3、N6和N12分别模拟大气氮沉降量增加1倍、2倍和4倍,每个氮浓度处理分别设置4个重复。运用野外分解袋法和室内分析法,在鄂西南地区开展模拟氮沉降对优势植物生长及凋落物分解影响的实验。通过观测和测定不同氮处理下的植物生长状况和分解指标,回答以下科学问题:模拟氮沉降对鄂西南泥炭藓湿地优势植物生长及凋落物分解的影响究竟如何?结果表明:(1)生长季节,模拟氮沉降对优势灌木齿缘吊钟花的基径增量和优势草本植物大理苔草的株高均无显著影响,但对优势蕨类植物西南凤尾蕨的株高却有显著影响。此外,维管植物中的大理苔草和西南凤尾蕨的株高均随生长时间的推移表现为先增加后平稳再显著下降的趋势。(2)生长季节,模拟氮沉降和生长时间均对泥炭藓和桧叶金发藓的生长有显著影响。同时,模拟氮沉降仅对泥炭藓净生产量有显著影响。此外,泥炭藓和桧叶金发藓生长规律不同,泥炭藓的生长高度随时间推移先增加在趋于平稳,而桧叶金发藓的生长高度随时间推移而逐渐增加。(3)泥炭藓湿地不同植物类群凋落物间的初始化学属性差异大。(4)经一年分解后,模拟氮沉降对泥炭藓湿地维管植物凋落物的质量残留率无影响,维管植物凋落物分解速率因物种不同而存在显著差异。西南凤尾蕨的质量残留率平均为79.59%,超过茶荚蒾39.38%的2倍以上。同时,模拟氮沉降对维管植物凋落物的元素含量有一定影响,但并未表现出简单的促进或者抑制作用,且物种对维管植物凋落物元素含量的影响更大。(5)经一年分解后,模拟氮沉降对泥炭藓和桧叶金发藓凋落物的质量残留率有一定影响,但是不同时间段的影响程度不同。同时,模拟氮沉降对泥炭藓凋落物灰分含量有一定影响,但是分解时间影响更大,且泥炭藓凋落物的相对灰分含量和绝对灰分含量均随分解时间的增加呈显著增加趋势。可见,模拟氮沉降对维管植物和苔藓植物凋落物分解有一定影响,但并不是简单促进或抑制作用,不同物种凋落物的分解特征是由物种本身的基因所决定综上,本研究发现,在影响泥炭藓湿地优势植物生长及凋落物分解的诸多因素中,影响程度由大到小依次为:物种>(生长/分解)时间>模拟氮沉降。
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