在生态系统中,分解是大分子有机物质逐步降解成无机物的过程。分解时,有机物释放无机营养元素,从而引起生态系统结构和功能的改变。绿色植物作为自然界的初级生产者,能够制造的初级生产量是巨大的,因此它在生态系统中占据着重要地位。植物的分解受生物因素和非生物因素的共同协调控制,其过程特点和速率由分解材料的质量特征、分解者生物种类、分解时的理化环境共同决定。在生态系统中,捕食是一种普遍存在的食物链的交互作用,食草动物的牧食能够改变植物叶片化学质量特征,引起植物体内次生化合物浓度含量升高,成为影响分解过程的生物因素之一。前人关于食草动物牧食压力对植物分解的研究主要涉及陆生生态系统。在水生生态系统中,食草动物的牧食行为是否也会改变水生植物化学质量特征,进而影响分解过程尚不清楚。另外,有研究发现,在陆生生态系统中活体植物的存在能够刺激微生物的活动能力,从而加速植物分解速率,在水生生态系统中,活体植物能否影响分解速率及其影响分解的机制尚不清楚。为探讨牧食压力是否会影响水生植物分解,我们以菱为研究材料,对比研究了有无牧食压力菱的分解速率和养分动态,并通过对比分解过程中微生物和无脊椎动物的变化,尝试解释牧食压力对分解的影响机制;为探讨水生生态系统中活体植物是否会影响不同牧食压力的水生植物残体的分解。我们以有无水生昆虫取食的两种处理下的菱叶片作为实验材料,对比研究了不同牧食压力的菱材料在有无活体植物荇菜存在的条件下的分解速率和养分动态,并通过对比分解过程中微生物和无脊椎动物的变化,尝试解释活体植物对分解的影响机制。主要研究结果如下:1.为探讨牧食压力是否会影响水生植物分解,本文以菱为研究材料,对比研究了有无牧食压力菱的分解速率和养分动态,并通过对分解过程中微生物和无脊椎动物的变化,尝试解释牧食压力对分解的影响机制,实验周期为50d。结果显示:(1)在两种网孔处理下,有无牧食压力两种材料的分解速率均不存在显著性差异(P>0.05)。(2)0.5mm网孔处理下,有牧食压力的菱抑制了 N的释放,5mm网孔处理下,两种处理下的菱N、P在整个分解过程中持续释放。(3)0.5mm网孔下,有无牧食压力两种材料的微生物呼吸速率没有显著性差异(P>0.05),5mm网孔下,分解进行第30天时,微生物呼吸速率最低,有无牧食压力两种材料的微生物呼吸速率有显著性差异(P<0.05),其余阶段均无显著性差异(P>0.05);0.5mm网孔下,整个分解进程中,有牧食压力材料的细菌菌落数在分解进行的整个过程中均呈下降趋势,无牧食压力材料的细菌菌落数有一定的波动,但总体呈下降趋势,无牧食压力材料的细菌菌落形成数较多,两种材料的细菌菌落数仅在分解后期(50天)有显著性差异(P<0.05),5mm网孔下,两种材料的细菌菌落数在分解进行的整个过程中均呈下降趋势,在分解后期(40-50天)有显著性差异(P<0.05);0.5mm网孔下,有无牧食压力两种材料真菌菌落形成数呈先下降,后上升的趋势,在分解后期,真菌菌落形成数迅速上升,两种材料的真菌菌落形成数仅在分解进行的第30天时有显著性差异(P<0.05),5mm网孔下,有无牧食压力两种材料真菌菌落形成数呈先下降,后上升的趋势,再下降的趋势,两种材料的真菌菌落形成数仅在分解的后期有显著性差异(P<0.05)。分解速率和微生物的Pearson相关分析表明,分解速率和微生物呼吸,细菌多样性,真菌多样性均没有相关性(P>0.05)。(4)0.5mm网孔下,有无牧食压力两种材料的无脊椎动物密度呈先上升后下降的趋势,无脊椎动物密度在整个分解进程中都无显著性差异(P>0.05),5mm网孔下,无脊椎动物密度在整个分解进程中都无显著性差异(P>0.05);在整个分解过程中,有无牧食压力两种材料的无脊椎动物丰富度相差不大。分解速率和无脊椎动物密度以及丰富度的相关分析表明,分解速率和无脊椎动物密度有显著相关性(P<0.05),分解速率和无脊椎动物的丰富度也有显著相关性(P<0.05)。研究结果表明,在水生生态系统中,食草动物牧食压力会引起植物叶化学质量特征的变化,从而对水生植物残体的分解产生一定的影响,但是影响并不显著。研究结果可为牧食压力对水生植物残体分解的影响机制提供资料,并为了解水生植物残体分解对水生生态系统中营养动态的影响提供参考。2.为了探讨水生生态系统中活体植物是否会影响不同牧食压力的水生植物残体的分解。本文以有无水生昆虫取食的两种处理下的菱叶片作为实验材料,对比研究了不同牧食压力的菱材料在有无活体植物荇菜存在的条件下的分解速率和养分动态,并通过对分解过程中微生物和无脊椎动物的变化,尝试解释活体植物对分解的影响机制,实验周期为50d。结果显示:(1)在0.5mm和5mm两种网孔处理下的两种处理下的菱材料均在有荇菜生境下分解较快,在无荇菜生境下分解较慢。(2)材料、网孔及分解时间对N释放有显著影响,生境、材料、网孔、时间对P释放有显著影响。被取食菱叶片在0.5mm和5mm网孔处理下,有无荇菜两种生境下的N剩余率在整个分解过程中都没有显著性差异(P>0.05),完整菱叶片在5mm网孔处理下,两种生境条件下的N剩余率仅在分解前10天存在显著性差异(P<0.05),在0.5mm网孔处理下,两种生境条件下的N剩余率仅在分解第40天时存在显著性差异(P<0.05)。被取食菱叶片在5mm网孔处理下,有无荇菜两种生境条件下,在分解的整个过程中P剩余率均呈下降趋势,P元素释放,整个分解过程中两种生境条件下的P剩余率没有显著性差异(P>0.05),在0.5mm网孔处理下两种生境条件下的P剩余率在分解第10天和第20天有显著性差异(P<0.05);完整菱叶片在5mm网孔处理下,两种生境条件下的P剩余率在整个分解过程中均无显著性差异(P>0.05),在0.5mm网孔处理下,两种生境条件下的P剩余率在整个分解过程中均无显著性差异。(3)在5mm网孔处理下,两种材料在分解过程中,有荇菜生境条件下的微生物呼吸速率始终大于无荇菜生境条件下的微生物呼吸速率,在0.5mm网孔处理下,被取食菱叶片在有无荇菜两种生境条件下的微生物分解速率仅在分解进行50天后有显著性差异(P<0.05)。完整菱叶片在分解过程中,有荇菜生境条件下的微生物呼吸速率始终大于无荇菜生境条件下的微生物呼吸速率,在整个分解过程中,两种生境的微生物分解速率均没有显著性差异(P>0.05)。在5mm大网孔处理下,被取食菱叶片在两个生境条件下的真菌菌落形成数没有显著性差异(P>0.05),完整菱叶片在分解的20天,40天和50天有显著性差异(P<0.05);0.5mm小网孔处理下,被取食菱在两个生境条件下的真菌菌落形成数在分解第20天,30天有显著性差异(P<0.05),完整菱在分解第40天,50天有显著性差异(P<0.05)。在5mm大网孔处理下,被取食菱叶片两种生境下的细菌菌落形成数在分解第50天有显著性差异(P<0.05),完整菱叶片两种生境下的细菌菌落形成数在分解第40天有显著性差异(P<0.05)在0.5mm网孔处理下,被取食菱叶片两种生境下的细菌菌落形成数在分解第40天,50天有显著性差异(P<0.05),完整菱叶片两种生境下的细菌菌落形成数在分解第30天有显著性差异(P<0.05)。分解速率和微生物的Pearson相关分析表明,分解速率和微生物呼吸,细菌多样性,真菌多样性均没有相关性(P>0.05)。(4)在5mm网孔处理下,被取食菱材料在整个分解过程中有荇菜生境条件下的无脊椎动物密度均大于无荇菜生境条件下的无脊椎动物密度,完整菱材料两种生境条件下的无脊椎动物密度均呈现不规律变化;在0.5mm网孔处理下,被取食菱叶片在整个分解过程中,两种生境条件下的无脊椎动物密度均没有显著性差异(P>0.05),完整菱叶片在整个分解过程中有荇菜生境条件下的无脊椎动物密度均大于无荇菜生境条件下的无脊椎动物密度。在整个分解过程中,被取食菱叶片两种生境条件下的无脊椎动物丰富度相差不大,完整菱叶片有荇菜生境条件下无脊椎动物丰富度大于无荇菜生境条件下的。分解速率和无脊椎动物密度以及丰富度的相关分析表明,分解速率和无脊椎动物密度有显著相关性(P<0.05),分解速率和无脊椎动物的丰富度也有显著相关性(P<0.05)。研究结果表明,在水生生态系统中,活体植物的存在促进了有无牧食压力两种处理下的菱材料的分解,在活体植物存在下,有牧食压力菱的分解速率大于无牧食压力菱的分解速率,大型无脊椎动物对水生植物分解的影响大于微生物。研究结果可为活体植物对水生植物分解的影响机制提供资料,并为了解活体植物对水生生态系统中营养动态的影响提供参考。