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,许多草本植物的地上部分在枯萎之后并不会立即倒伏,而是保持立枯状态并持续一段时间,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。本研究以三江平原的湿地生态系统为研究对象,基于野外控制试验和定位观测,揭示植物凋落物在立枯期的分解速率、养分动态和CO2释放通量,阐明凋落物状态(立枯或倒伏)对其初始分解过程的影响,并探讨植物立枯分解过程对湿地营养环境变化的响应。本研究取得如下主要结论:(1)在湿地中,草本植物地上凋落物以立枯状态分解一年后,质量损失能达到19.3~45.1%(叶片)和14.3~23.1%(杆),并且立枯的质量损失与其初始C:N和C:P,以及附着微生物的呼吸速率均密切相关。在分解过程中,立枯的氮总量显著增加,但磷总量在一年后表现为净释放。因此,湿地草本植物凋落物在立枯期的分解是凋落物分解过程的重要组成部分,在湿地生态系统碳和养分循环中起着重要作用。(2)在沼泽化草甸中,小叶章地上部分(包括叶片、叶鞘和杆)以立枯状态分解180天后质量损失很少(仅为大约3%),低于地表分解的相应组织,但分解一年后增加至16~44%,从而超过或者接近在地表分解的相应组织。处于立枯状态的叶片和叶鞘在分解180天后养分残留量显著高于在地表分解的相应组织,但在分解360天以后,这种模式发生了转变。此外,杆以立枯状态分解时的养分残留量一般高于其在地表分解时的养分残留量。因此,处于不同状态的凋落物具有截然不同的分解过程,兼顾不同状态的凋落物的总量及其分解过程对全面了解温带湿地的碳循环和养分周转是非常必要的。(3)在小叶章占优势的沼泽化草甸中,立枯的CO2排放表现为显著的日变化模式。在夜晚随空气湿度的增加,立枯水势逐渐升高,从而引起CO2排放速率的升高。控制实验表明,湿润凋落物的CO2排放速率随温度升高呈指数式升高。在该湿地中,立枯在分解过程中释放的CO2-C通量(杆:3.07 g C m-2 yr-1;叶片:6.81 g C m-2 yr-1)分别为相应组织净初级生产力的2.32%(杆)和6.94%(叶片),但是仅占生态系统呼吸的1.12%。因此,立枯期在湿地凋落物分解和碳循环中起着重要作用,但在该地区进行湿地生态系统温室气体排放通量估算时立枯的碳排放量可以忽略。(4)在沼泽化草甸中,氮输入会显著改变草本植物叶片凋落物的初始养分浓度和化学计量特征,其影响程度随氮输入水平而变化。较高水平的氮输入会显著提高叶片凋落物在立枯期的分解速率和微生物呼吸速率,而较低水平的氮输入往往对其无显著影响。在立枯阶段,氮输入会显著减少叶片凋落物的氮累积,但对磷残留量动态的影响随氮输入水平而改变。并且,叶片凋落物在立枯阶段的养分动态与其初始养分浓度密切相关。因此,在三江平原的湿地中,人类活动和气候变化引起的氮营养环境的变化将会通过改变植物凋落物质量显著影响其在立枯阶段的分解过程,从而对生态系统的碳循环与养分周转产生重要影响。(5)在湿草甸中,磷输入会引起小叶章叶片凋落物养分(氮和磷)浓度的升高,并导致其在立枯期的分解过程中养分聚集量减少,但磷输入对小叶章杆凋落物的初始养分浓度及在立枯期的养分动态并无显著影响。此外,磷输入并不会显著改变小叶章地上凋落物(杆和叶片)在立枯期的分解速率和附着微生物的呼吸速率。因此,在三江平原的湿地中,人类活动引起的磷营养环境的变化将会加快植物凋落物在立枯期的养分周转速率,从而对生态系统的养分循环过程产生重要影响,但对这个阶段碳释放过程的影响不显著。