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凋落物分解是生态系统物质循环和能量流动的关键环节,对维持生态系统稳定具有重要意义。全球气候变化显著改变凋落物所处的物理、化学和生物环境,从而可能影响其分解和养分释放过程。氮沉降增加和紫外线辐射改变均是目前全球普遍存在的环境问题,其对凋落物分解影响受到广泛关注,但尚未得到统一的研究结果,且在全球变化背景下,两者往往同时影响凋落物分解过程,而两者共同作用的结果也尚少报道。因此,本研究以青藏高原高寒草甸优势物种垂穗披碱草(Elymus nutans)凋落物为研究对象,使用分解袋法模拟氮沉降增加(氮沉降形式为NH4NO3湿沉降,沉降量为5.0gm-2a-1,为现沉降值的4倍)和UV-B滤减(辐射强度为自然条件的21%),进行为期1.5年(2018年5月-2019年10月)的野外原位分解试验,研究氮添加和UV-B滤减对凋落物质量损失、结构性碳水化合物分解、氮磷养分释放以及凋落物细菌和真菌群落结构的影响,结果表明:
1.氮添加显著影响凋落物质量残留率,而未发现UV-B滤减对凋落物质量残留率的影响。
2.氮添加显著减少了凋落物纤维素、半纤维素的残留率,但对木质素残留率没有影响;UV-B滤减对纤维素、半纤维素和木质素均没有影响。
3.氮添加和UV-B滤减对凋落物氮和磷的释放没有显著影响,但发现二者和分解时间的交互作用对氮的释放有显著影响,以及氮添加和分解时间的交互作用影响对磷的释放。
4.UV-B滤减显著减少了凋落物细菌和真菌OTU数量,未发现N添加对凋落物细菌和真菌OTU数量的影响;N添加和UV-B滤减均未影响凋落物细菌和真菌α多样性;UV-B滤减及其与N添加交互作用显著影响凋落物细菌和真菌β多样性。
上述研究结果表明,N添加促进了高寒草甸优势物种垂穗披碱草凋落物分解,UV-B滤减改变显著改了凋落物微生物群落结构。因此,我们认为未来的全球气候变化将会影响高寒草甸生态系统的物质和养分循环,进而影响到高寒草甸生态系统功能。
1.氮添加显著影响凋落物质量残留率,而未发现UV-B滤减对凋落物质量残留率的影响。
2.氮添加显著减少了凋落物纤维素、半纤维素的残留率,但对木质素残留率没有影响;UV-B滤减对纤维素、半纤维素和木质素均没有影响。
3.氮添加和UV-B滤减对凋落物氮和磷的释放没有显著影响,但发现二者和分解时间的交互作用对氮的释放有显著影响,以及氮添加和分解时间的交互作用影响对磷的释放。
4.UV-B滤减显著减少了凋落物细菌和真菌OTU数量,未发现N添加对凋落物细菌和真菌OTU数量的影响;N添加和UV-B滤减均未影响凋落物细菌和真菌α多样性;UV-B滤减及其与N添加交互作用显著影响凋落物细菌和真菌β多样性。
上述研究结果表明,N添加促进了高寒草甸优势物种垂穗披碱草凋落物分解,UV-B滤减改变显著改了凋落物微生物群落结构。因此,我们认为未来的全球气候变化将会影响高寒草甸生态系统的物质和养分循环,进而影响到高寒草甸生态系统功能。