全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 2 期摇 摇 2012 年 1 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
北部湾秋季底层鱼类多样性和优势种数量的变动趋势 王雪辉,邱永松,杜飞雁,等 (333)……………………
中国大陆鸟类和兽类物种多样性的空间变异 丁晶晶,刘定震,李春旺,等 (343)………………………………
粉蝶盘绒茧蜂中国和荷兰种群学习行为及 EAG反应的比较 王国红,刘摇 勇,戈摇 峰,等 (351)………………
君主绢蝶的生物学及生境需求 方健惠,骆有庆,牛摇 犇,等 (361)………………………………………………
西南大西洋阿根廷滑柔鱼生物学年间比较 方摇 舟,陆化杰,陈新军,等 (371)…………………………………
城市溪流中径流式低坝对底栖动物群落结构的影响 韩鸣花, 海燕,周摇 斌,等 (380)…………………………
沉积再悬浮颗粒物对马氏珠母贝摄食生理影响的室内模拟 栗志民,申玉春,余南涛,等 (386)………………
太平洋中西部海域浮游植物营养盐的潜在限制 徐燕青,陈建芳,高生泉,等 (394)……………………………
几株赤潮甲藻的摄食能力 张清春,于仁成,宋静静,等 (402)……………………………………………………
高摄食压力下球形棕囊藻凝聚体的形成 王小冬,王摇 艳 (414)…………………………………………………
大型绿藻浒苔藻段及组织块的生长和发育特征 张必新,王建柱,王乙富,等 (421)……………………………
链状亚历山大藻生长衰亡相关基因的筛选 仲摇 洁,隋正红,王春燕,等 (431)…………………………………
太湖春季水体固有光学特性及其对遥感反射率变化的影响 刘忠华,李云梅,吕摇 恒,等 (438)………………
程海富营养化机理的神经网络模拟及响应情景分析 邹摇 锐,董云仙,张祯祯,等 (448)………………………
沙质海岸灌化黑松对蛀食胁迫的补偿性响应 周摇 振,李传荣,许景伟,等 (457)………………………………
泽陆蛙和饰纹姬蛙蝌蚪不同热驯化下选择体温和热耐受性 施林强,赵丽华,马小浩,等 (465)………………
麦蚜和寄生蜂对农业景观格局的响应及其关键景观因子分析 赵紫华,王摇 颖,贺达汉,等 (472)……………
镉胁迫对芥蓝根系质膜过氧化及 ATPase活性的影响 郑爱珍 (483)……………………………………………
生姜水浸液对生姜幼苗根际土壤酶活性、微生物群落结构及土壤养分的影响
韩春梅,李春龙,叶少平,等 (489)
…………………………………
………………………………………………………………………………
九州虫草菌丝体对 Mn的耐性及富集 罗摇 毅,程显好,张聪聪,等 (499)………………………………………
土霉素暴露对小麦根际抗生素抗性细菌及土壤酶活性的影响 张摇 昊,张利兰,王摇 佳,等 (508)……………
氮沉降对杉木人工林土壤有机碳矿化和土壤酶活性的影响 沈芳芳,袁颖红,樊后保,等 (517)………………
火炬树雌雄母株克隆生长差异及其光合荧光日变化 张明如,温国胜,张摇 瑾,等 (528)………………………
湖南乌云界自然保护区典型生态系统的土壤持水性能 潘春翔,李裕元,彭摇 亿,等 (538)……………………
祁连山东段高寒地区土地利用方式对土壤性状的影响 赵锦梅,张德罡,刘长仲,等 (548)……………………
沙质草地生境中大型土壤动物对土地沙漠化的响应 刘任涛,赵哈林 (557)……………………………………
腾格里沙漠东南缘可培养微生物群落数量与结构特征 张摇 威,章高森,刘光琇,等 (567)……………………
塔克拉玛干沙漠南缘玉米对不同荒漠化环境的生理生态响应 李摇 磊,李向义,林丽莎,等 (578)……………
内蒙古锡林河流域羊草草原 15 种植物热值特征 高摇 凯,谢中兵,徐苏铁,等 (588)……………………………
不同密度条件下芨芨草空间格局对环境胁迫的响应 张明娟,刘茂松,徐摇 驰,等 (595)………………………
环境因子对巴山冷杉鄄糙皮桦混交林物种分布及多样性的影响 任学敏,杨改河,王得祥,等 (605)……………
海藻酸铈配合物对毒死蜱胁迫下菠菜叶片抗坏血酸鄄谷胱甘肽循环的影响
栾摇 霞,陈振德,汪东风,等 (614)
……………………………………
………………………………………………………………………………
城市化进程中城市热岛景观格局演变的时空特征———以厦门市为例 黄聚聪,赵小锋,唐立娜,等 (622)……
基于遥感和 GIS的川西绿被时空变化研究 杨存建,赵梓健,任小兰,等 (632)…………………………………
亚热带城乡复合系统 BVOC排放清单———以台州地区为例 常摇 杰,任摇 远,史摇 琰,等 (641)………………
研究简报
不同水分条件下毛果苔草枯落物分解及营养动态 侯翠翠,宋长春,李英臣,等 (650)…………………………
大山雀对巢箱颜色的识别和繁殖功效 张克勤,邓秋香,Justin Liu,等 (659)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*330*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*37*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄01
封面图说: 雄视———中国的金丝猴有川、黔、滇金丝猴三种,此外还有越南和缅甸金丝猴两种。 金丝猴是典型的森林树栖动物,常
年栖息于海拔 1500—3300m的亚热带山地、亚高山针叶林,针阔叶混交林,常绿落叶阔叶混交林中,随着季节的变化,
只在栖息的生境中作垂直移动。 川金丝猴身上长着柔软的金色长毛,十分漂亮。 个体大、嘴角处有瘤状突起的是雄性
金丝猴的特征。 川金丝猴只分布在中国的四川、甘肃、陕西和湖北省。 属国家一级重点保护、CITES附录一物种。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 2 期
2012 年 1 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 2
Jan. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2009CB421103);国家自然科学重点基金项目(40930527, 40771189); 中国科学院重要方向
性资助项目(KZCX2鄄YW鄄JC301)
收稿日期:2010鄄12鄄02; 摇 摇 修订日期:2011鄄10鄄09
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: songcc@ neigae. ac. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201012021718
侯翠翠,宋长春,李英臣,郭跃东,杨桂生.不同水分条件下毛果苔草枯落物分解及营养动态.生态学报,2012,32(2):0650鄄0658.
Hou C C, Song C C, Li Y C, Guo Y D, Yang G S. Litter decomposition and nutrient dynamics of Carex lasiocapa under different water conditions. Acta
Ecologica Sinica,2012,32(2):0650鄄0658.
不同水分条件下毛果苔草枯落物分解及营养动态
侯翠翠1,2,宋长春1,*,李英臣1,2,郭跃东1,杨桂生1
(1. 中国科学院东北地理与农业生态研究所, 长春摇 130012; 2. 中国科学院研究生院,北京摇 100049)
摘要: 于 2009 年 5 月至 2010 年 5 月采用分解袋法,研究了三江平原典型湿地植物毛果苔草枯落物分解对水分条件变化的响
应,探讨了典型碟形洼地不同水位下枯落物分解 1a时间内的分解速率与 N、P等营养元素动态。 分解 1a内,无积水环境下枯落
物失重率为 34. 99% ,季节性积水环境下为 27. 28% ,常年积水环境下随水位增加枯落物失重率分别为 26. 99%与 30. 67% ,表明
积水条件抑制了枯落物的分解。 枯落物的分解随环境变化表现出阶段性特征,分解 0—122 d内随水位增加枯落物失重率分别
为 16. 09% 、24. 25% 、23. 53%与 26. 60% ,即生长季内积水条件促进了枯落物有机质的分解及重量损失。 而随实验进行,分解
122—360 d内随水位增加毛果苔草枯落物的失重率分别为 18. 90% 、3. 02% 、3. 46% 、4. 03% ,即在非生长季土壤冻融期积水条
件抑制了枯落物分解(P<0. 05)。 水分条件对毛果苔草枯落物 N 元素的影响表现为积水条件促进生长季内枯落物的 N 固定,
水位最高处毛果苔草 N浓度显著高于无积水环境(P<0. 05)。 但进入冻融期后积水环境下枯落物 N 浓度与含量降低;其中季
节性积水限制了枯落物的 N积累能力,至分解 360d 时与初始值相比表现出明显的 N 释放(P = 0. 01)。 毛果苔草枯落物分解
61d时 P出现富集,其中积水条件下 P的富集作用增强,但与水位不相关。 分解 1a后毛果苔草枯落物表现为 P的净释放,不同
水分条件下枯落物 P元素损失没有明显差异(P>0. 05)。
关键词:枯落物分解;水分条件;沼泽湿地;N、P动态
Litter decomposition and nutrient dynamics of Carex lasiocapa under different
water conditions
HOU Cuicui1,2, SONG Changchun1,*, LI Yingchen1,2, GUO Yuedong1, YANG Guisheng1
1 Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130012, China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Abstract: A great research effort addressed the effect of plant litter decomposition on nutrient cycling in terrestrial and
aquatic ecosystems. Environmental factors such as temperature and moisture content related to the decomposition process
have been widely studied, and among the hydrological condition is more important and has quite complicated influence. In
the present study, we investigated the effects of water conditions on decomposition and nutrient (N and P) dynamics of
Carex lasiocapa litters using litter bag method in the Sanjiang Plain of Northeast China. The litter decomposition study was
carried out in a typical dish鄄shaped pit along a water table gradient from May in 2009 to May in 2010. 60 nylon bags
(approx 1mm diameter) with 8g C. lasiocapa litters were placed near the soil surface or the grass layer in the marsh under
unflooded or flooded conditions, with 12 under every water condition. 3 bags in each site were taken back to the laboratory
every time and then the mass losses and nutrient elements (N and P) contents were analyzed. By the end of decomposition,
mass loss of C. lasiocapa litters was 34. 99% and 27. 28% under non鄄waterlogging and seasonally inundated conditions,
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respectively. In the permanently inundated conditions, with increased water table, litter mass loss ranged from 26. 99% to
30. 67% . The results showed that during the growing season (from May to September), C. lasiocapa litter decayed quickly
in the flooded conditions. With increased water table gradient, the mass losses were 16. 09% 、24. 25% 、23. 53% and
26郾 60% in non鄄waterlogging, seasonally inundated and permanently inundated condition, respectively. However, during
the non鄄growing season, though higher water table accelerated the C. lasiocapa litter decomposition slightly in the inundated
environment, flooded conditions significantly inhibited the litter decay compared to the dry condition (P<0. 05). With
increased water table gradient, the litter mass losses were 18. 90% , 3. 02% , 3. 46% and 4. 03% in non鄄waterlogging,
seasonally inundated and permanently inundated conditions, respectively. In the growing season, litter N concentration and
total N content increased gradually in the early 122 days of decomposition. Waterlogging conditions enhanced litter N
immobilization, and litter N concentration under the deepest standing water condition was significantly higher than that
under the dry condition (P<0. 05). However, litter N concentration and total N content declined in the freeze鄄thawing
season, and all the litters under flooded conditions released N after 122 days of decomposition. In addition, seasonal
inundated conditions significantly inhibited litter N accumulation, and litter N content was significantly lower than the initial
value after 360 days of decomposition (P = 0. 01). Moreover, litter P content significantly increased after 61 days of
decomposition, especially in the flooding conditions. However, litter P enrichment had no correlation to water table depths.
For all litter decomposition treatments, litter P concentration and total P content decreased after one year of decomposition,
but did not vary with water table (P>0. 05). Our results suggested that, in the Sanjiang Plain of Northeast China, the
effect of water table on litter decomposition varied with decomposition stage, and flooding conditions stimulated litter
decomposition in the growing season in the freshwater marshes.
Key Words: litter decomposition; water condition; marsh; N and P dynamics
湿地枯落物分解是湿地营养物质循环和能量流动的关键环节,也是控制陆地 CO2流动和全球碳平衡的关
键过程之一,对维持湿地生态系统碳蓄积功能具有重要影响[1]。 湿地植被具有较高的生产力,气候变化背景
下湿地生态系统枯落物分解速率的高低在很大程度上影响着枯落物在土壤表层的积累速度以及氮、磷等营养
元素和其他物质的归还[2]。 枯落物分解过程中,有机质要经历一列物理化学变化,如腐烂、淋溶、营养成分的
微生物固定等过程[3],而枯落物分解过程受到诸如温度、湿度、枯落物性质等条件的限制。 水分条件是湿地
生态系统的重要生态属性,水文过程对湿地植物枯落物分解具有更为重要的影响,如淹水周期、时长、淹水频
率以及积水深度等[4]因素对分解速率作用显著,国内外已有较多研究,而结论不相一致。 相关研究指出水位
与 0—10 cm表层土壤中物质分解具有强负相关关系,并且与长期滞水或者积水较深环境相比,浅水和季节性
积水的湿地中同种物质分解速率更快[5]。 而同时也有结果表明淹水条件更能促进枯落物的分解与营养元素
的释放[2,6],而干旱对枯落物中 N、P等元素的矿化会产生抑制作用[7]。 水分条件可以通过影响土壤中真菌、
放线菌等微生物的种类与活性而对枯落物的分解产生作用,表现为枯落物分解释放 CO2、CH4速率的大小差
异[8鄄10],并通过影响其活动影响微生物对 N、P 等营养物质的生物固定。 水分条件强弱对枯落物的分解具有
不同的促进与抑制作用,还受到枯落物本身性质的影响,本文以三江平原典型沼泽湿地植物毛果苔草(Carex
lasiocapa)为研究对象,采用时空替代法,研究了毛果苔草枯落物分解对水分条件变化的响应,研究结果为探
讨全球气候变化背景下湿地元素生物地球化学循环的响应机制提供数据支持,具有重要理论意义。
1摇 材料与方法
1. 1摇 研究区域概况
试验布置在中国科学院三江平原沼泽湿地生态实验站实验场(47毅35忆N,133毅29忆E)内。 本区属于温带湿
润半湿润季风气候区,年均温 1. 9 益,年降水量 500—700 mm,主要集中于夏秋[11]。 由于水分不稳定,研究区
内地貌主要为三江平原沼泽发育最为普遍的碟形洼地,主要植被由洼地边缘向中心分布有小叶章
156摇 2 期 摇 摇 摇 侯翠翠摇 等:不同水分条件下毛果苔草枯落物分解及营养动态 摇
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(Calamagrostis angustifolia)、乌拉苔草 (Carex meyeriana. )、毛果苔草 (Carex lasiocapa)、漂筏苔草 ( Carex
pseudocuraica),伴生有狭叶甜茅(Glyceria spiculosa)、狭叶泽芹(Sium suave Walt)、水木贼(Equisetum limosum)
等,植被覆盖度一般在 80%左右。 本研究中毛果苔草湿地枯落物的年生产量为 399. 2 g / m2。
1. 2摇 研究方法
于 2009 年 5 月—2010 年 5 月在实验场选取典型蝶形洼地。 根据水分条件变化自洼地中心向边缘选取 4
个水分梯度样带,每相邻样带间距 20—30 m,分布有不同的植被,具体为:S1,地表常年湿润无积水,土壤含水
量>94. 2% ,以小叶章为单一建群种;S2,季节性积水,积水水位在 0—13 cm 之间波动,分布为小叶章鄄乌拉苔
草群落;S3,常年积水,水位在 10—20 cm之间波动,主要建群种为毛果苔草;S4,常年积水,积水水位在 17—
30 cm之间波动,主要分布为毛果苔草、漂筏苔草等。 枯落物分解采用分解袋法。 分解袋网眼孔径为 0. 5
mm,规格为 15 cm 伊 10 cm。 2009 年 5 月初在典型毛果苔草沼泽湿地收集毛果苔草立枯物,带回实验室剪成
10 cm左右小段后装入分解袋中,每袋 8 g(烘干重)。 2009 年 5 月 20 日将制好的枯落物分解袋(60 个)依次
投放到上述水分梯度带的小区中。 分解袋置于土壤表面,当地表有积水时,将分解袋埋入水中并固定,使其贴
近草根层。
1. 3摇 样品采集与分析
试验期内(试验开始 1a内),6—9 月每隔 1 个月从各水分梯度分解小区取回分解袋,翌年 5 月取回 1 次,
每次 3 个重复,共取 5 次,将取回的分解袋带回实验室,去除泥土、苔藓等杂物,65 益烘干至恒重,称重后将枯
落物粉粹过 0. 2 mm筛,测定样品中 TC、TN、TP 含量。 其中 TC 采用 H2SO4 鄄K2Cr2O5氧化法,TN 采用 H2SO4 鄄
H2O2消煮,靛酚蓝比色法测定,TP采用 H2SO4 鄄H2O2消煮,钼锑抗比色法测定。 气温采用三江平原沼泽湿地气
象观测站数据.
1. 4摇 数据处理与统计
利用 Excel 2003 与 Origin 7. 5 进行统计分析与作图,Spss13. 0 进行显著性检验。
2摇 结果与分析
2. 1摇 温度变化
研究区内近地面 0. 50 m气温变化如图 1 所示。
2. 2摇 枯落物失重率变化
不同水分条件下枯落物的分解过程具有明显差异。 图 2 显示了毛果苔草枯落物分解失重率随时间的变
化。 由图中可以看出,分解 122 d时,随水位增高毛果苔草枯落物的失重率分别为 16. 09% 、24. 25% 、23. 53%
图 1摇 研究区内气温变化
摇 Fig. 1摇 Changes of air temperature during experiment time in the
study area
图 2摇 不同水分梯度毛果苔草分解枯落物失重率变化
摇 Fig. 2 摇 Changes of Carex lasiocapa litter mass loss rates during
decomposition process under different water conditions
S1:常年无积水湿草甸; S2:季节性积水沼泽湿地,水位 0—13cm;
S3:常年积水沼泽湿地,水位 10—20cm; S4:常年积水沼泽湿地,
水位 17—30cm
256 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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与 26. 60% ,即积水条件明显促进了枯落物的分解,并且与季节性积水和 10—20 cm积水水位相比,17—30 cm
积水条件促进了枯落物的重量损失;而分解 360 d时,各水分条件下枯落物失重率与之前相比发生明显变化,
随水位增高分别为 34. 99% 、27. 28% 、26. 99%与 30. 67% ,分别增加了 18. 90% 、3. 02% 、3. 46% 、4. 03% ,表明
生长季末至翌年 5 月,积水条件对枯落物分解表现出明显抑制作用,但抑制作用随水位增加而减小。
2. 3摇 枯落物分解速率变化
应用单项指数模型 Wt / W0 =ae-kt对毛果苔草枯落物的物质残留率进行拟合(表 1),进而计算出枯落物在
不同水分带上的分解速率。 由表 1 可以看出,积水条件下毛果苔草枯落物 95%分解时间延长,其中季节性积
水与 10—20 cm积水条件下分解时间差异不明显,积水最深处枯落物分解速率较快,而无积水环境下毛果苔
草枯落物 95%分解时间明显缩短。
表 1摇 毛果苔草枯落物残留率(Wt / W0)一次指数拟合
Table 1摇 First鄄order exponential simulation of mass remaining rates of Carex lasiocapa litter
水分条件
Water condition
一次指数拟合模型
First鄄order exponential simulation model k R
2 95%分解时间 / a
95% decomposition time
S1 Wt / W0 =0. 9868e-0. 0012x 0. 0012 0. 9760 6. 81
S2 Wt / W0 = 0. 9459e-0. 0009x 0. 0009 0. 6993 8. 95
S3 Wt / W0 = 0. 9529e-0. 0009x 0. 0009 0. 7299 8. 97
S4 Wt / W0 = 0. 9296e-0. 001x 0. 001 0. 7107 8. 01
摇 摇 S1:常年无积水湿草甸 Wet meadow with water table permanently below the soil surface;S2:季节性积水沼泽湿地,水位 0—13cm Marsh seasonally
flooded with 0—13cm of waterS3:常年积水沼泽湿地,水位 10—20cm Marsh permanently flooded with 10—20cm of water S4:常年积水沼泽湿地,水位
17—30cm Marsh permanently flooded with 17—30cm of water
随着分解进行,由于环境及枯落物本身性质的变化,不同分解时段内,枯落物分解速率具有明显差异。 表
2 为不同时段内枯落物分解速率变化。 由表中可以看出,生长季内各水分条件下枯落物分解速率随时间变化
趋势大致相同,其中 61—92 d内各分解速率显著高于其他时段(P<0. 05)。 122—360d 内积水环境条件下的
毛果苔草枯落物分解速率明显低于分解前期,而 S1 条件下枯落物分解速率在该时段呈现明显上升,并高于各
积水样地。
表 2摇 不同水分条件下毛果苔草枯落物分解速率变化 / a-1
Table 2摇 Changes of decomposition rates of Carex lasiocapa litter under different water conditions
水分条件
Water condition
分解时间 decomposition time / d
0—31 31—61 61—92 92—122 122—360
S1 0. 3916 0. 4083 1. 0061 0. 1051 0. 2899
S2 0. 4759 0. 3095 1. 3565 0. 7476 0. 0464
S3 0. 3629 0. 4439 1. 1247 0. 8819 0. 0530
S4 0. 7302 0. 3621 1. 4243 0. 6483 0. 0618
2. 4摇 枯落物营养元素含量变化
2. 4. 1摇 枯落物 N、P浓度与绝对含量变化
图 3 中显示了枯落物中 N、P 元素浓度的变化,反映元素在枯落物中所占的比例动态以及在枯落物中绝
对含量的动态变化,直接反映了其在枯落物中的实际含量。
由图 3 可看出,分解 0—122 d内,4 种水分条件下毛果苔草枯落物 N浓度总体呈上升趋势,122 d 后随水
分增加 N浓度分别从 3. 47 mg / g上升到 4. 84、5. 28、6. 33 mg / g与 6. 69 mg / g,即随水位增高枯落物 N浓度增
大,S4 与 S1 之间差异达到显著水平(P<0. 05)。 其中分解 31 d时 S1 与 S4 水分条件下枯落物 N浓度略有下
降,分别降低了 18. 37%与 13. 56% 。 该阶段内 N绝对含量(图 3)与 N浓度变化趋势相似。 分解 122—360 d
内,积水条件下枯落物 N 浓度表现出明显下降,而无积水环境下(S1)枯落物 N 浓度明显上升,由 4. 84 mg / g
356摇 2 期 摇 摇 摇 侯翠翠摇 等:不同水分条件下毛果苔草枯落物分解及营养动态 摇
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增加为 5. 29 mg / g。 各水分梯度下枯落物 N 绝对含量都表现出明显下降,分别降低了 15. 25% 、37. 22% 、
28郾 66%和 23. 41% 。 与初始值相比,枯落物 N 含量无显著变化,其中 S4 水分条件内枯落物 N 含量增加了
8郾 45% ,表现为分解 1a时间内 N元素的净积累,S1、S2 与 S3 条件下分别降低了 0. 83% 、27. 63%和 5. 78% ,表
现为 N元素的释放,并且不同水位间差异显著(P=0. 01)。
实验期内各水分条件下枯落物 P元素浓度与绝对含量变化动态相似,呈现先增高后降低的趋势。 分解
61 d时,各水分条件下枯落物 P浓度与含量达到最大值,P绝对含量沿水分增加分别由 2. 85 mg上升到 4. 06、
12. 09、5. 86 mg和 5. 20 mg,表现为 S2>S3>S4>S1,各水分梯度之间差异显著(P<0. 01)。 分解 61—92 d 时,P
浓度与含量显著降低,各水分处理之间无明显差异。 至分解 360 d 实验结束时,不同水分梯度下枯落物 P 浓
度与绝对含量较初始值均有所下降,P损失分别为 74. 08% 、68. 12% 、74. 90%与 76. 25% ,表现为 P元素的净
释放,但分解时间 1a内各水分条件之间 N元素损失差异不显著(P>0. 05)。
图 3摇 不同水分梯度枯落物分解过程中 N、P含量变化
Fig. 3摇 N, P concentrations and contents in Carex lasiocapa litter during decomposition under different water conditions
2. 4. 2摇 枯落物中 C / N与 C / P变化动态
分解 1a时间内,不同水分条件下毛果苔草枯落物 C / N都有明显下降(图 4)。 分解 31 d 时,季节性积水
条件下毛果苔草枯落物 C / N略有降低,至 61 d时 C / N增高并高于其他积水样地,之后呈下降趋势;其他水分
条件下枯落物分解 31 d 时 C / N均明显提高,并在分解 31—122 d内呈直线下降。 分解 122—360 d内,各积水
条件下毛果苔草枯落物 C / N稍有提高,而地表无积水环境(S1)下枯落物 C / N呈现微弱下降。 实验期内毛果
苔草枯落物 C / P随时间变化动态与 C / N明显不同,总体呈随时间增加的趋势(图 4)。 分解 0—61 d时间内各
水分条件下毛果苔草枯落物 C / P 均有所下降,沿水分增加分别为初始值的 61. 25% 、19. 99% 、49. 09%和
49郾 61% ,其中季节性积水条件下枯落物 C / P降幅显著。 随分解进行,除 S1 毛果苔草枯落物 C / P在分解 92 d
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时表现出明显下降外,各水分带枯落物 C / P 表现为上升趋势。 至实验结束时随水分增加不同水分梯度内毛
果苔草枯落物 C / P 值分别为初始值的 229. 43% 、181. 79% 、233. 82 与 272. 84% ,其中 S2 与 S4 之间枯落物
C / P差异显著(P<0. 05)(图 4)。
图 4摇 不同水分梯度枯落物分解过程中 C / N、C / P变化
Fig. 4摇 C / N, C / P of Carex lasiocapa litter during decomposition under different water conditions
3摇 讨论
3. 1摇 水分条件对毛果苔草枯落物分解的影响
湿地水分条件是湿地生态系统物质循环过程的重要环境因素,水位影响土壤的透气性与水体中溶解氧浓
度,进而影响微生物对有机质的矿化分解,一般认为季节性积水或地表无积水环境下枯落物分解速率强于持
续淹水条件[5],并且干湿交替频率与枯落物分解具有一定的正相关关系[4]。 研究结果表明分解 0—122 d 内,
季节性积水与持续积水条件下枯落物分解速率与失重率高于无积水环境(S1),说明该阶段内积水条件促进
了枯落物分解,与孙志高等[2]对小叶章枯落物的研究结论相似。 Molles 等[12]指出相对于陆地环境,水体可以
促进枯落物的淋溶与微生物的新陈代谢,从而加快枯落物的分解,此外,水分对枯落物的浸润作用也可以导致
枯落物较高的淋溶损失[13]。
由表 2 可看出水分条件对毛果苔草枯落物分解速率的影响在不同时段有所差异。 不同水分条件下毛果
苔草枯落物分解速率在分解 61—92 d 时达到最大值,其原因可能为 7—8 月研究区内环境温度达到最大值
(图 1),较高温度与植物生长促进了微生物活性以及对枯落物的分解利用。 王其兵等[14]对草原枯落物分解
研究表明分解速率与气温积温呈显著相关性,而对毛果苔草分解过程相关分析表明,枯落物分解速率与气温
呈正相关,但相关性不显著(P>0. 05),产生该结果的原因可能为湿地水位变动以及枯落物本身性质影响枯落
物分解对温度的敏感性。 分解 92—122 d时,研究区内气温逐渐下降(图 1),无积水环境(S1)下枯落物分解
速率降低了 89. 55% ,而积水条件下枯落物分解速率分别降低了 44. 89% (S2),21. 59% (S3)和 54. 83% (S4),
说明裸露地表促进了枯落物分解对温度变化的响应。 Sun等指出,水分条件增加可减弱温度对枯落物分解的
影响强度[2],本研究结果进一步证明了该结论。 此外,分解 122 d 内不同积水条件对枯落物失重率的影响无
显著差异(P>0. 05),说明即使水位变动影响表层土壤温度[15],但在所选择的环境变化范围内,水位差异不足
以对枯落物分解产生明显作用。
分解 122—360 d时,无积水环境下(S1)毛果苔草枯落物失重速率明显高于其他积水条件(P>0. 05),其
重量损失为 18. 90% ,占全年的 54. 02% ,高于生长季内枯落物的总失重率,这与邓仁菊等[16]对亚高山森林凋
落物的分解损失研究结论一致。 三江平原属于季节性冻融区,冻融作用可以促进有机质的瓦解与营养物质释
放[17],并且冬季雪被下仍有一部分真菌活动为枯落物的分解矿化提供条件[18],结论中 S1 水分条件下的枯落
物重量损失证明了这一点。 该阶段间内积水条件下毛果苔草分解速率显著降低(表 2),说明冬季低温限制了
积水条件下枯落物分解,季节性冻融对淹水条件下枯落物分解没有明显促进作用。 研究区内冬季水体冻结,
556摇 2 期 摇 摇 摇 侯翠翠摇 等:不同水分条件下毛果苔草枯落物分解及营养动态 摇
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即使低温下仍存在微生物活动,但底物与细胞外酶的扩散受到阻滞[19],至分解末期淹水土壤尚未完全解冻,
因此低温与冻结的综合作用造成了枯落物较低的分解速率。 此外,分解期间随水位升高毛果苔草枯落物失重
率分别为 3. 02% 、3. 46% 、4. 03% ,即随水位增加枯落物的重量损失增大,其原因可能为研究区选择为典型碟
形洼地,高水位增加了水体与表层土壤的冻融循环,从而促进了枯落物的重量损失。
3. 2摇 不同水分条件毛果苔草枯落物 N、P动态
枯落物与环境中营养元素的有效性是影响微生物活动的重要因素,一般认为,较低的 C / N或者 C / P能够
促进枯落物的分解[20鄄21]。 对毛果苔草枯落物分解的研究表明,枯落物的初始 C / N较低,同时枯落物具有较高
的分解速率。 但相关分析表明分解过程中 C / N、C / P与分解速率呈负相关,但相关关系不显著(P>0. 05),说
明仅元素含量不能作为预测枯落物分解的依据。 枯落物中微生物所含有的 N、P 含量是影响枯落物 C / N 与
C / P的重要因素[22],而环境条件可以通过影响营养元素含量以及微生物活性对枯落物的分解产生影响。
分解过程中毛果苔草枯落物 N浓度变化与武海涛等[23]研究结论相似,随分解进行,至 122d 时 N 浓度与
N绝对含量都呈上升趋势,并且随水位增加枯落物 N 浓度增高(图 3),积水水位最高处 S4 枯落物 N 浓度与
S1 之间差异达到显著水平(P<0. 05),说明此阶段内枯落物从外界获取 N,并且积水条件促进了 N 素积累。
Gessner[24]认为,枯落物 N浓度与微生物固氮活动有关,而微生物对营养元素的固定受到枯落物性质和外源
营养元素的可获得性影响[25]。 武海涛等[23]指出枯落物分解受到 N素的限制时,微生物对营养物质的需求依
赖于外来补给从而使得枯落物中 N含量增加。 实验结果表明积水条件对枯落物中 N 积累具有促进作用,说
明存在沼泽水对枯落物分解过程中所需元素的供给作用[26],并且水体中溶解态 N 更有利于微生物的固定。
分解 122—360 d内,枯落物 N浓度除 S1 外都呈降低趋势,说明冬季水体冻结减弱了枯落物中的 N累积,其原
因可能为该环境下元素的运移受到阻碍,枯落物分解过程中微生物不能有效地从外界获得可利用 N 源;而无
积水条件下(S1)冻融作用促进土壤营养元素释放,外源有效性 N 能够满足枯落物分解过程中对营养元素需
求,N 浓度表现出增高趋势,但此阶段枯落物重量损失较快,所以 N 绝对含量与各积水环境相似表现出净释
放。 至试验结束时各水分梯度枯落物 N绝对含量大小表现为:S4>S3>S1>S2,除 S4 外各水分条件下毛果苔草
枯落物 N表现出净释放,以 S2 表现最为显著,说明水位增高促进枯落物的 N积累,而水位的交替作用使得水
分淋溶对枯落物分解产生重要影响[27],促进了枯落物的 N素释放。
与 N素含量变化动态不同,分解结束时各水位毛果苔草枯落物 P绝对含量均低于初始含量,各水分条件
下差异不显著(P>0. 05),表示 1a分解时间内枯落物表现出对 P元素的净释放,这可能是因为在植物组织中
P主要以磷酸根或化合物的形式存在而容易发生淋溶损失[28]。 分解 61 d时不同环境条件下枯落物 P含量均
有不同程度上升,说明分解过程中枯落物对 P 的积累与释放处于动态变化中, 这与武海涛等[23]研究结论相
似。 Canfield等[29]指出枯落物对 N的释放与固定受到枯落物中 C / P的影响,当 C / P>80 时,微生物分解过程
对 P的利用从矿化转变为生物固定,由此可以解释分解初期毛果苔草枯落物中 P 呈积累态势。 至分解 61 d
时季节性积水条件枯落物 C / P降至 53 左右,之后枯落物 P释放迅速并呈持续降低态势。 前人研究也指出三
江平原湿地营养条件受到可利用性 N源限制,微生物对 P元素的可获得性不受环境制约,并且过量的 P反而
会限制微生物活性,导致 P的净释放[6,17]。 水分条件对枯落物分解过程中 P 含量的影响表现在分解 61 d 时
枯落物 P含量的显著差异,其中季节性积水(S2)条件下枯落物 P浓度与绝对含量升高幅度最大,无积水条件
(S1)最小。 产生该现象的原因可能是由于 7 月三江平原进入雨季,水位交替促进了 S2 土壤中营养元素的释
放,土壤溶液中存在的有机态或者无机态 P更有利于分解枯落物的微生物的利用。 而常年积水条件下降水对
沼泽水中 P浓度具有稀释作用[30],故 S3 与 S4 条件下枯落物对 P的积累能力低于季节性积水环境,并且二者
无显著差异。
4摇 结论
(1)水分条件对毛果苔草枯落物分解的影响表现出不同的阶段性特征,总体表现为积水条件对枯落物分
解表现出抑制作用。 分解 0—122 d内,积水条件促进枯落物的分解,但不同积水深度内枯落物分解速率无显
656 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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著差异,随水位增加失重率分别为 16. 09% 、24. 25% 、23. 53%与 26. 60% ,122—360 d 内,枯落物分解速率减
慢,冻融作用促进了无积水条件下枯落物的分解,而降低了积水条件下枯落物的分解速率,各梯度枯落物失重
率分别为 18. 90% 、3. 02% 、3. 46% 、4. 03% 。
(2)毛果苔草枯落物的 N素积累与释放特征也具有明显的季节变化。 生长季枯落物表现出明显的 N 积
累,并且积水条件促进微生物对 N的固定,N浓度与绝对含量均高于无积水环境(S1),而冻融期内水分冻结
影响物质的传输性,积水条件下枯落物 N积累能力降低。 分解 1a内水位增高促进了毛果苔草枯落物的 N积
累,而干湿交替水位促进了枯落物的 N 素释放。 分解 1a 中毛果苔草枯落物表现出明显的 P 元素的净释放,
不同水位对枯落物的 P损失影响无显著差异(P>0. 05)。
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856 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 2 January,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Dynamics of demersal fish species diversity and biomass of dominant species in autumn in the Beibu Gulf, northwestern South
China Sea WANG Xuehui, QIU Yongsong, DU Feiyan, et al (333)………………………………………………………………
Spatial variation in species richness of birds and mammals in mainland China
DING Jingjing, LIU Dingzhen, LI Chunwang, et al (343)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Comparative study on learning behavior and electroantennogram responses in two geographic races of Cotesia glomerata
WANG Guohong, LIU Yong, GE Feng, et al (351)
………………
………………………………………………………………………………
Biological characteristics and habitat requirements of Parnassius imperator (Lepidoptera: Parnassidae)
FANG Jianhui, LUO Youqing, NIU Ben,et al (361)
………………………………
………………………………………………………………………………
Annual variability in biological characteristics of Illex argentinus in the southwest Atlantic Ocean
FANG Zhou, LU Huajie, CHEN Xinjun, et al (371)
……………………………………
………………………………………………………………………………
The impact of run鄄of stream dams on benthic macroinvertebrate assemblages in urban streams
HAN Minghua, YU Haiyan, ZHOU Bin, et al (380)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
Effect of suspended sediment on the feeding physiology of Pinctada martensii in laboratory
LI Zhimin, SHEN Yuchun, YU Nantao, et al (386)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
Potential nutrient limitation of phytoplankton growth in the Western and Central Pacific Ocean
XU Yanqing, CHEN Jianfang, GAO Shengquan, et al (394)
………………………………………
………………………………………………………………………
Ingestion of selected HAB鄄forming dinoflagellates ZHANG Qingchun, YU Rencheng, SONG Jingjing, et al (402)……………………
Formation of aggregation by Phaeocystis globosa (Prymnesiophyceae) in response to high grazing pressure
WANG Xiaodong, WANG Yan (414)
……………………………
………………………………………………………………………………………………
Growth and reproduction of the green macroalga Ulva prolifera ZHANG Bixin, WANG Jianzhu, WANG Yifu, et al (421)…………
Screening of growth decline related genes from Alexandrium catenella ZHONG Jie, SUI Zhenghong, WANG Chunyan, et al (431)…
Analysis of inherent optical properties of Lake Taihu in spring and its influence on the change of remote sensing reflectance
LIU Zhonghua, LI Yunmei, LU Heng, et al (438)
…………
…………………………………………………………………………………
Neural network modeling of the eutrophication mechanism in Lake Chenghai and corresponding scenario analysis
ZOU Rui,DONG Yunxian, ZHANG Zhenzhen, et al (448)
……………………
…………………………………………………………………………
The compensatory growth of shrubby Pinus thunbergii response to the boring stress in sandy coast
ZHOU Zhen, LI Chuanrong, XU Jingwei, et al (457)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Selected body temperature and thermal tolerance of tadpoles of two frog species (Fejervarya limnocharis and Microhyla ornata)
acclimated under different thermal conditions SHI Linqiang, ZHAO Lihua, MA Xiaohao, et al (465)…………………………
Effects of landscape structure and key landscape factors on aphids鄄parasitoids鄄hyper parasitoids populations in wheat fields
ZHAO Zihua, WANG Ying, HE Dahan, et al (472)
…………
………………………………………………………………………………
Effects of cadmium on lipid peroxidation and ATPase activity of plasma membrane from Chinese kale (Brassica alboglabra Bailey)
roots ZHENG Aizhen (483)…………………………………………………………………………………………………………
Effects of ginger aqueous extract on soil enzyme activity, microbial community structure and soil nutrient content in the rhizosphere
soil of ginger seedlings HAN Chunmei, LI Chunlong, YE Shaoping, et al (489)…………………………………………………
Manganese tolerance and accumulation in mycelia of Cordyceps kyusyuensis
LUO Yi, CHENG Xianhao, ZHANG Congcong, et al (499)
……………………………………………………………
………………………………………………………………………
Influence of oxytetracycline exposure on antibiotic resistant bacteria and enzyme activities in wheat rhizosphere soil
ZHANG Hao, ZHANG Lilan, WANG Jia, et al (508)
…………………
……………………………………………………………………………
Effects of elevated nitrogen deposition on soil organic carbon mineralization and soil enzyme activities in a Chinese fir plantation
SHEN Fangfang, YUAN Yinghong, FAN Houbao, et al (517)
……
……………………………………………………………………
Differences in clonal growth between female and male plants of Rhus typhina Linn. and their diurnal changes in photosynthesis
and chlorophyll fluorescence ZHANG Mingru,WEN Guosheng,ZHANG Jin,et al (528)…………………………………………
Soil water holding capacity under four typical ecosystems in Wuyunjie Nature Reserve of Hunan Province
PAN Chunxiang, LI Yuyuan, PENG Yi, et al (538)
……………………………
………………………………………………………………………………
The effect of different land use patterns on soil properties in alpine areas of eastern Qilian Mountains
ZHAO Jinmei, ZHANG Degang, LIU Changzhong,et al (548)
…………………………………
……………………………………………………………………
Responses of soil macro鄄fauna to land desertification in sandy grassland LIU Rentao, ZHAO Halin (557)……………………………
Characteristics of cultivable microbial community number and structure at the southeast edge of Tengger Desert
ZHANG Wei,ZHANG Gaosen,LIU Guangxiu,et al (567)
………………………
…………………………………………………………………………
Physiological and ecological responses of maize to different severities of desertification in the Southern Taklamakan desert
LI Lei,LI Xiangyi,LIN Lisha,WANG Yingju,et al (578)
……………
…………………………………………………………………………
Characterization of caloric value in fifteen plant species in Leymus chinensis steppe in Xilin River Basin,Inner Mongolia
GAO Kai, XIE Zhongbing, XU Sutie, et al (588)
……………
…………………………………………………………………………………
Spatial pattern responses of Achnatherum splendens to environmental stress in different density levels
ZHANG Mingjuan, LIU Maosong, XU Chi,et al (595)
…………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of environmental factors on species distribution and diversity in an Abies fargesii鄄Betula utilis mixed forest
REN Xuemin, YANG Gaihe, WANG Dexiang, et al (605)
……………………
…………………………………………………………………………
Effects of alginate cerium complexes on ascorbate鄄 glutathione cycle in spinach leaves under chlorpyrifos stress
LUAN Xia,CHEN Zhende,WANG Dongfeng,et al (614)
………………………
……………………………………………………………………………
Analysis on spatiotemporal changes of urban thermal landscape pattern in the context of urbanisation: a case study of Xiamen
City HUANG Jucong, ZHAO Xiaofeng, TANG Lina, et al (622)…………………………………………………………………
The analysis of the green vegetation cover change in western Sichuan based on GIS and Remote sensing
YANG Cunjian, ZHAO Zijian, REN Xiaolan, et al (632)
………………………………
…………………………………………………………………………
An inventory of BVOC emissions for a subtropical urban鄄rural complex: Greater Taizhou Area
CHANG Jie, REN Yuan, SHI Yan, et al (641)
…………………………………………
……………………………………………………………………………………
Scientific Note
Litter decomposition and nutrient dynamics of Carex lasiocapa under different water conditions
HOU Cuicui, SONG Changchun, LI Yingchen, et al (650)
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《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方
法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
国内邮发代号:82鄄7摇 国外邮发代号:M670摇 标准刊号:ISSN 1000鄄0933摇 CN 11鄄2031 / Q
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摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷摇 第 2 期摇 (2012 年 1 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 32摇 No郾 2摇 2012
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