三江平原沼泽湿地植物立枯凋落物分解研究

植物凋落物分解是湿地生态系统碳循环过程的关键环节，直接影响着全球变化的进程。在许多湿地生态系统中，立枯凋落物常常组成凋落物总量的主要部分，其分解过程中产生的CO2是湿地向大气中排放温室气体的重要途径。然而，目前针对湿地植物立枯凋落物分解过程及温室气体排放的研究依然较少。因此，本项目以三江平原沼泽湿地广泛分布的植物群落类型-小叶章群落为研究对象，通过野外观测与室内试验相结合，揭示淡水沼泽生态系统凋落物立枯分解过程与传统研究方法分解过程间的差异，明确立枯凋落物分解过程中的CO2排放量，阐明影响立枯凋落物CO2排放的环境因子及其机制，并从生态化学计量学角度探讨氮、磷添加对于立枯凋落物养分释放动态及CO2排放状况的影响。最终，揭示三江平原湿地植物凋落物的自然分解过程和影响因素，以及分解过程中产生的CO2对于该地区沼泽湿地生态系统温室气体排放的贡献。

植物凋落物分解是全球碳收支的重要组成部分，也是养分循环的主要决定因素。在湿地中，植物生物量在生长季很少被消费而是最终进入碎屑食物网中。因此，凋落物分解代表了重要的能量输入，并且养分的持续可用性也主要依赖于凋落物分解。在大多数湿地中，许多挺水植物的地上部分在枯萎之后并不会立即倒伏，而是继续立在空中并持续一段时间（即立枯），成为残余物库的重要组成部分，并且在这个阶段其分解过程已经开始。本研究中，以三江平原的淡水湿地为模式生态系统，以研究（1）立枯分解过程中的质量损失和养分动态；（2）在凋落物分解的早期阶段，地表和空中凋落物分解过程的差异；（3）立枯释放的CO2在生态系统呼吸和C循环中的重要性；（4）养分可用性增加对于凋落物质量及随后的空中分解过程的影响。结果表明：（1）经过一年的空中分解，叶片和杆的质量损失分别达到了19.3–45.1%和14.3–23.1%，并且表现为N净固持和P净释放；（2）与空中凋落物相比，地表的凋落物在分解开始后的几个月内分解更快，但随后的几个月中这种模式发生了转变，并且空中和地表的凋落物也表现出截然不同的养分释放和聚集速率；（3）立枯释放的CO2年通量占地上生产力的较大比例，但仅为生态系统呼吸的很小部分；（4）养分可用性增加对凋落物养分浓度及随后空中分解过程中的养分动态产生了重要影响，但对于分解速率的影响随养分可用性增加水平而变化。本研究表明，立枯阶段的凋落物分解是凋落物分解的重要组成部分，在C与养分循环的过程中起重要作用，虽然这个阶段的CO2排放在进行生态系统C收支评估时可以忽略。而且，凋落物位置对于分解和养分周转具有重要影响，因此同时考虑不同位置的凋落物量和分解过程对于量化生态系统水平上的凋落物分解速率和养分释放速率是非常必要的。此外，养分可用性增加会显著影响到凋落物质量及在空中的分解过程，从而进一步对淡水湿地的生物地化循环产生影响。