降水季节性分配格局对亚热带灌木凋落物分解的影响

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灌木作为森林生态系统的重要组成部分,其凋落物分解在维持森林生态系统生产力、碳平衡和养分循环等方面具有不可替代的作用。降水作为陆地生态系统主要的水分补给源,其变化会对生态系统的结构和功能产生深远影响。在全球变化背景下,降水季节性分配格局兼具时空变异性和复杂性的特点,总体表现出“干季更干,湿季更湿,且极端降水事件频发,而干季和湿季持续时长表现出因地域而异的延长或缩短”的趋势。但凋落物分解及养分释放过程对降水季节性分配格局变化的响应尚缺乏关注。本研究采用野外原位凋落物分解袋法,以亚热带森林主要灌木树种早竹(Phyllostachys violascens)和八角枫(Alangium chinense)为研究对象,研究了1年内不同降水季节性分配格局“干季更干,湿季更湿”情况下,“干湿季时长不变(DD)”、“干季延长(ED)”、“湿季延长(EW)”和“对照(CK)”处理下凋落物质量损失、元素释放、物质降解以及化学计量比的动态,以期为预测全球变化情景下森林生态系统物质循环提供理论依据。主要结果如下:(1)4种降水处理下八角枫凋落物分解速率显著快于早竹,且这2种灌木凋落物半分解时间和95%分解时间均呈现出EW-DD-ED-CK依次上升的趋势(早竹半分解时间分别为1.90、2.11、2.11、2.71年;95%分解时间分别为8.21、9.12、9.12、11.72年;八角枫半分解时间分别为0.49、0.53、0.56、0.58年;95%分解时间分别为2.10、2.28、2.41、2.49年)。(2)4种降水处理对灌木凋落物碳、氮、磷的释放动态具有显著影响。经过1年分解,早竹和八角枫碳释放率分别为39.85-53.61%和82.98-92.69%;氮释放率分别为34.14-45.44%和83.65-90.98%;磷释放率分别为57.26-65.94%和82.14-87.27%。早竹和八角枫碳含量逐渐降低,而早竹氮和磷含量表现为先富集再释放,八角枫氮和磷含量则一直处于净释放状态。2种灌木凋落物元素释放速率均表现为EW>DD>ED>CK。(3)2种灌木凋落物木质素和纤维素含量逐渐降低。分解1年后,早竹(初始质量为9.01 g)剩余木质素和纤维素含量分别为0.61-0.76 g和1.96-2.18 g,八角枫(初始质量为9.11 g)剩余木质素和纤维素含量分别为0.15-0.26 g和0.31-0.48 g。与对照相比,“干季更干,湿季更湿”显著提升了物质降解率;与DD相比,EW提高了湿季对物质降解的贡献率,而ED则使物质降解主要发生在干季。(4)随分解的进行,各降水处理下2种灌木凋落物C/N、C/P、N/P和木质素/N的变化趋势较为复杂。在同一分解阶段,C/N、木质素/N表现为ED>EW,C/P、N/P则呈现出EW>ED的趋势。(5)凋落物层含水量、木质素/N和C/N是影响不同降水处理下凋落物分解的主要因素。综上,降水季节性分配格局异质性改变了凋落物分解环境,从而显著影响了凋落物分解过程中的质量损失、元素释放、物质降解以及生态化学计量比的动态特征。同时,“干季更干,湿季更湿”降水处理促进了凋落物分解,且“湿季延长”降水处理也进一步加快了凋落物分解进程。
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