混合凋落物分解的非加合效应对基质质量的响应机制

Forest litter plays an important role in determining nutrient cycling and balance and maintaining ecosystem function of forest ecosystems. Studies have shown that litter substrate quality especially C/N ratio is one of the most important factors affecting litter decomposition in a given area. In order to further understand the effect of substrate quality to litter decomposition rate, nutrient release mode and soil carbon pool dynamic change, substrate quality was changed by artificial nitrogen deposition and mixed-litter on three dominant species in Three Gorges Reservoir region. The study will establish the decomposition model, clarify the response mechanism of substrate quality change to litter decomposition in mixtures, the objectives will identify the key factor in the interaction between decomposing litters. The study will provide basic data for the main forest litter decomposition in Three Gorges Reservoir region and the ecosystem carbon cycling under global change prediction model parameters, which has important significance for deeper understanding of litter-soil biochemistry continuum.

森林凋落物在促进森林生态系统正常的物质循环和养分平衡以及维持生态系统功能中具有重要作用。研究表明在给定的环境区域中，基质质量尤其是C/N比是影响凋落物分解的重要因素。通过人工施氮和凋落物混合两种方法改变凋落物自身基质质量，探讨三峡库区3种主要优势树种基质质量变化对凋落物分解速率变化的影响，并建立其分解模型，分析不同基质质量指标对混合凋落物分解的影响机制，寻找影响混合凋落物分解非加合效应的关键因子，为三峡库区主要森林凋落物分解动态提供基础数据，为全球变化条件下生态系统碳循环预测模型提供基础参数，对凋落物-土壤生物化学连续体的更深层理解有重要意义。

凋落物的分解是森林生态系统物质循环和能量流动的重要环节，不同物种和不同混合方式凋落物分解速率和基质质量动态不同。本研究采用分解袋法，对三峡库区秭归县的3种主要优势树种马尾松（Pinus massoniana）、柏木（Cupressus funebris）和栓皮栎（Quercus variabilis）凋落物的单一物种和混合物种凋落物的分解速率及分解过程中养分动态进行研究，分析不同处理的凋落物分解特征，从而阐明凋落物分解速率对基质质量改变的响应机制，探讨混合凋落物分解的非加合效应特征，寻求影响凋落物分解非加合效应的关键因子，结果表明：.（1）马尾松、柏木和栓皮栎三种凋落物分解常数分别为0.728、0.782和1.054，分解50%的时间分别为 1.03a、0.94a 和0.74a。分解95%的时间分别为 4.19a、3.88a和2.92a。 .（2）不同处理凋落物的分解常数k值大小为栓皮栎> 马尾松+栓皮栎>柏木+栓皮栎> 马尾松+柏木+栓皮栎>马尾松+柏木> 柏木>马尾松。分解一年后马尾松+柏木、马尾松+栓皮栎、柏木+栓皮栎、马尾松+柏木+栓皮栎混合凋落物的实测干重剩余率比理论干重剩余率分别低3.31%、5.12%、3.10%和4.90%。所有混合方式均表现出正向非加合效应，累积质量损失在分解240天后表现出正向非加合效应，而碳释放则在分解的最初期即表现出正向的非加合效应。凋落物之间基质质量差异越大，其混合后分解的非加合效应越明显。.（3）混合凋落物处理相比较，马尾松+栓皮栎和柏木+栓皮栎的养分释放要大于马尾松+柏木+栓皮栎，马尾松+柏木的养分释放始终低于其他三种混合处理，但是分别大于他们的单一分解。不同基质质量指标对于凋落物混合产生不同反应。不同凋落物混合均促进了N元素的释放和Mn元素的积累，锰离子的吸收有利于木质素降解，从而有利于凋落物分解。 .（4）各种不同混合方式凋落物干重剩余率与凋落物C、N、木质素和木质素/N比相关性比较高，与凋落物Mg和Fe相关性其次。同时，正积温、平均温度和降水等环境因子对凋落物混合后质量损失及碳氮释放影响显著。