全 文 ：第２１卷　第３期
　Vol．２１　 No．３
草　地　学　报
ACTA AGRESTIA SINICA
　　　　　２０１３年 ５月
　 May　２０１３
doi:１０．１１７３３/j．issn．１００７Ｇ０４３５．２０１３．０３．００８
坡向对云雾山典型草原枯落物分解特性的影响
吴艳芹１,程积民１,２,３∗,白　于１,朱仁斌２,陈　奥１,魏　琳２
(１．西北农林科技大学动物科技学院,陕西 杨凌　７１２１００;２．西北农林科技大学资源与环境学院,陕西 杨凌　７１２１００;
３．中国科学院水利部水土保持研究所,陕西 杨凌　７１２１００)
摘要:为探讨不同坡向对草地枯落物分解特性的影响,应用尼龙网袋法研究云雾山典型草原主要优势种本氏针茅
(Stipabungeona)和铁杆蒿(Artemisiasacrorum)(茎、叶)枯落物在阴阳坡１年内的分解失重情况及营养元素动态.
结果表明:枯落物分解残留率呈逐渐下降趋势,１年后失重率在１８．８％~３９．９４％之间,分解速率呈快Ｇ慢Ｇ快变化.
指数回归方程拟合得到分解速率常数k值大小顺序为铁杆蒿叶(０．４４６)＞本氏针茅(０．３２１)＞铁杆蒿茎(０．２２０),
阳坡(０．３５５)＞阴坡(０．３０１),且不同物种和不同坡向对分解速率影响差异显著(P＜０􀆰００１).枯落物５０％分解和
９５％分解所需的时间在１．３９~３．４５年和６．２２~１５．１２年之间.Pearson相关分析显示分解速率常数k与枯落物初
始氮含量成显著正相关(r＝０．８９５),与C/N比成极显著负相关(r＝－０．９４０).枯落物１年分解过程中氮浓度波动
上升,磷浓度波动下降,钾浓度持续下降.总体上N,P,K元素绝对量均下降,养分累积指数NAI＜１００％.不同元
素由于在枯落物中初始含量、存在方式及降解中微生物作用的不同,释放和积累模式也不同.
关键词:典型草原;枯落物分解;坡向;养分动态
中图分类号:S１５４．４;S８１２　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:１００７Ｇ０４３５(２０１３)０３Ｇ０４６０Ｇ０７
EffectsofDifferentSlopeonLitterDecompositionCharacteristics
intheNationalNaturalReserveofYunwuMountain
WUYanＧqin１,CHENGJiＧmin１,２,３∗,BAIYu１,ZHURenＧbin２,CHENAo１,WEILin２
(１．ColegeofAnimalScienceandTechnology,NorthwestA&FUniversity,Yangling,ShaanxiProvince７１２１００,China;
２．ColegeofResourceandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling,ShaanxiProvince７１２１００,China;
３．InstituteofSoilandWaterConversationofChineseAcademyofSciencesandtheMinistry
ofWaterResources,Yangling,ShaanxiProvince７１２１００,China)
Abstract:Inordertoexploretheeffectsofdifferentslopeonlitterdecompositioncharacteristics,thelitter
decompositionandnutrientelementdynamicofStipabungeanaandArtemisiasacrorum (stemandleaf)in
thenationalnaturalreserveofYunwuMountainwerestudiedusingthemethodofnylonmeshbagduringa
year．Resultsshowedthattheratesoflitterdecompositionweredeclininggradualy．WeightＧlossratiowas
between１８．８％and３９．９４％．TheprocessofdecompositionratefolowedfastＧslowＧfasttendency．The
valuesofdecompositionrateconstantkwereobtainedusingindexregressionequationandwereorderas
theleafofA．sacrorum (０．４４６)＞S．bungeana (０．４４６)＞StemofA．sacrorum (０．２２０),sunnyslope
(０􀆰３５５)＞shadyslope(０．３０１)．Varianceanalysisshowedthattheeffectsofdifferentspeciesanddifferent
slopesonthedecompositionrateweresignificantlydifferent(P＜０．００１)．Pearsoncorrelationanalysis
showedthattherelationshipbetweenthedecompositionrateconstantkandtheinitialnitrogencontentof
thelitterwasasignificantpositivecorrelation(r＝０．８９５)andtherelationshipbetweenthedecomposition
rateconstantkandtheC/Nratiowasasignificantnegativecorrelation(r＝－０．９４０)．Thetimeneededfor
５０％decompositionofthelitterswasbetween１．３９and３．４５year,andthetimeneededfor１００％decompoＧ
sitionofthelitterswasbetween６．２２and１５．１２year．Thenitrogenconcentrationwasfluctuatingrise;the
phosphorusconcentrationwasfluctuatingdeclineandthepotassiumconcentrationwascontinuousdecline
收稿日期:２０１２Ｇ１２Ｇ２０;修回日期:２０１３Ｇ０１Ｇ３０
基金项目:国家自然科学基金重点项目(４０７３０６３１);农业部现代农业产业技术体系建设专项资金(CARSＧ３５Ｇ４０);林业公益性行业科研专
项(２００９０４０５６)资助
作者简介:吴艳芹(１９８７Ｇ),女,陕西黄陵人,硕士研究生,研究方向为旱区草地生态,EＧmail:wuyanqinn＠１６３．com;∗通信作者Authorfor
correspondence,EＧmail:gyzcjm＠ms．iswc．ac．cn
第３期 吴艳芹等:坡向对云雾山典型草原枯落物分解特性的影响
intheprocessoflitterdecompositionduringoneyear．Overal,theelementaccumulationindex(NAI)valＧ
uesofN,P,Kinbothspecieswerelessthan１００％indicatingareleaseoftheelementabsolutequantity．
Thereleaseandaccumulationoflitterelementsweredifferent,whichmaybeassociatedwiththeinitialeleＧ
mentcontent,theexistingstateoflitterandtheroleofmicrobiologicaldegradation．
Keywords:Typicalsteppe;Litterdecomposition;Slope;Nutrientdynamics
　　枯落物分解是草地生态系统物质循环和能量流
动的关键环节[１],对调节土壤养分的可利用性和维
持草地生产力具有重要作用[２Ｇ３].作为重要碳库的
草地,枯落物分解过程是控制陆地CO２ 流动和全球
碳平衡的关键过程之一,其分解过程和分解速率的
变化,将直接影响全球变化的过程[４].枯落物分解
是一个复杂的生物、物理和化学变化过程,其受到枯
落物基质质量[５Ｇ６]、环境物理化学性质[７]和分解者群
落及特性[８]等因素的影响和制约.不同植物种在枯
落物形成量和质量方面存在较大差异,因此植物群
落结构和植物类型的改变都会对枯落物的分解和养
分释放产生显著影响[９].阴阳坡由于光水热条件等
环境差异以及造成的分解者群落的不同均会影响枯
落物的分解特性[１０Ｇ１１].
目前对于枯落物积累及分解的研究主要集中在
森林[１２]和湿地[１３],对枯落物的分解速率及其影响因
子、元素释放规律已经有了大量研究,但对干旱半干
旱草地的研究较少,对其枯落物分解的机理认识不
足.云雾山国家级自然保护区是我国黄土高原半干
旱地区典型草原生态系统的典型地段,同时也是以
本氏针茅(Stipabungeona)为建群种的草地生态系
统保留最完整、面积最大、原生性最强的典型地段,
本氏针茅和铁杆蒿(Artemisiasacrorum)群落是该
区草地封育后植被演替的主要群落类型之一[１４].
宁夏云雾山自封育以来,大型家畜等草食性动物退
出草地生态系统,大量积累的草地枯落物直接影响
着群落植物的生长、更新及演替.关于封育对于云
雾山草地的影响,目前主要集中在对草地生产
力[１５]、群落多样性[１６]、草地土壤种子库[１７]、土壤理
化性质[１８]等方面的研究,对不同封育年限草地枯落
物积累及分解[１９]关注很少.
本试验选取分布广泛且具有代表性的本氏针茅
和铁杆蒿群落,利用最简单也是最准确的野外尼龙
袋分解法[２０],研究枯落物在不同坡向１年内残留
量、分解速率和主要营养元素的变化,探讨枯落物性
质和坡向对分解速率及其养分动态的影响,对于了
解草地不同群落不同坡向枯落物的积累与分解、营
养元素循环模式、碳储量的变化和全球气候改变的
影响具有重大意义.
１　材料与方法
１．１　试验地概况
云雾山国家级草原自然保护区位于宁夏回族自
治区固原市东北部,地理坐标为E１０６°２４′~１０６°
２８′,N３６°１３′~３６°１９′,海拔１８００~２１００m,处于中
温带半干旱气候区,具有典型的半干旱气候特征.
该区气候干燥,雨量少而集中,蒸发强烈,冬季寒冷
而漫长,夏季凉爽而短暂,温差大,日照长,光能丰
富;冬春季风多,无霜期较短.年均气温６~７℃,最
热月７月气温２２~２５℃,最冷月１月平均气温－１４℃.
保护区年最大降水量５９９mm(１９７０年),日最大降
水量约为４８mm,年均降水量４１１．５mm,冬季(１２
月－翌年２月)降水量占全年降水量的２．６％,是１
年中降水量最少的季节;春季(３－５月)降水量占全
年降水量的１７．８％,所以冬春季节是干旱季节;夏
秋季节(６－１１月)降水量占全年降水量的７９．６％,
是雨量集中的季节.蒸发量１３３０~１６４０mm.云
雾山自然保护区建立于１９８２年,对于保护的草地群
落用细铁丝围封起来,而未保护的群落在保护区范
围外,任其自由放牧不加干涉.保护区的种子植物
有５４科１６３属２４３种,主要是以草本植物为主,且
多为旱生和中旱生,保护区的建群种植物主要有本
氏针茅、大针茅(Stipagrandis)、百里香(Thymus
mongolicus)和铁杆蒿等[１４].
１．２　试验方法
枯落物分解采用分解袋法.２０１１年９月下旬
在封育２０年的云雾山草地上采集本氏针茅立枯物
和铁杆蒿,室内阴干至恒重后将铁杆蒿的茎叶分离,
铁杆蒿茎和本氏针茅立枯物剪成长度为３~５cm的
小段.将枯落物混合均匀后保留足够样品用于含水
量和最初化学元素的测定,剩余样品分别装入做好
的大小为３０cm×２０cm、孔径１００目的尼龙分解袋
(３种枯落物×２坡向×５期收回×３重复,共９０
个),每袋装入１０g样品.１０月初将准备好的分解
袋随机投放到草地阴阳面的土壤表面,中坡位置,让
１６４
草　地　学　报 第２１卷
其在自然条件下分解,并用铁丝固定.阳坡是正南
朝向,阴坡是正北朝向,坡度在３５~５０°之间.冬季
阴阳坡温度湿度差别不大,夏季阳坡温度大于阴坡
温度,阳坡湿度小于阴坡湿度.
分别在投放的３０,９０,１８０,２７０,３６０d后各取回
３袋,去除固着在分解袋上的植物根系、苔藓及泥土
颗粒等杂物后用水缓慢冲洗,最后将残留未分解枯
落物取出放信封袋里,７０℃烘干至恒重,计算失重率
和分解速率常数.每袋烘干枯落物粉碎过０􀆰２５
mm筛,用于样品中全碳(totalcarbon,TC)、全氮
(totalnitrogen,TN)、全磷(totalphosphorus,TP)、
全钾(totalpotassium,TK)含量的测定.样品中
TC含量用 H２SO４ＧK２Cr２O７ 氧化法,TN用凯氏定
氮法、TP用钼锑抗比色法、TK用原子吸光光谱法
测定.对枯落物各项指标进行３次平行测定,结果
取其平均值.
１．３　数据处理与分析
根据Olson[２１]指数衰减模型,对分解残留率数
据进行自然对数转换后,线性拟合得到分解速率常
数k(a－１)值,并由此推算枯落物分解５０％和９５％
的时间:
In(Xt/X０)＝－kt
式中:Xt为经时间t后枯落物的分解残留量,X０
为枯落物的初始量,k为分解速率常数,t为枯落物分
解进行的时间.k值越大,枯落物的分解速度越快.
采用养分积累指数(NAI)表示枯落物分解过
程中营养元素的积累或释放:
NAI＝Mt×XtM０×X０×１００％
式中:Mt为t时刻的枯落物干重,Xt 为t时刻
的枯落物元素浓度(mg􀅰g－１),M０ 为枯落物的初始
干重,X０ 为枯落物的初始元素浓度(mg􀅰g－１).若
NAI＜１００％,说明枯落物分解过程中元素发生了
净释放;若NAI＞１００％,说明枯落物分解过程中元
素发生了净积累.
用 Excel２００７ 软件对数据进行预处理,用
PASWStatistics１８统计分析软件对质量残留率对
数转化后进行分析.采用 ANOVA分析方法检验
枯落物初始化学组成,各物种在不同坡向分解速率
常数在０．０５显著水平上的差异,如差异显著用
LSD法进行多重比较.对枯落物初始化学组成与
分解速率常数进行Pearson相关分析.
２　结果与分析
２．１　枯落物初始化学性质
　　由表１可知,初始枯落物的化学分析结果显示,
３种枯落物各元素含量均达到了显著差异(P＜
０􀆰０５),且铁杆蒿叶片含量最高.N元素含量大小顺
序为铁杆蒿叶＞本氏针茅＞铁杆蒿茎,除此之外C,
P,K元素含量大小顺序均为铁杆蒿叶＞铁杆蒿茎
＞本氏针茅.C/N比值与元素含量相反,铁杆蒿叶
的C/N最小,铁杆蒿茎的C/N是本氏针茅的１．１４
倍,是铁杆蒿叶的１．８３倍.
表１　枯落物的初始化学组成
Table１　Initialchemicalcompositionoflitters mg􀅰g－１
枯落物
Litters
本氏针茅
S．bungeana
铁杆蒿叶
LeafofA．sacrorum
铁杆蒿茎
StemofA．sacrorum
C ４７８．５３±０．３１c ５１６．０４±０．２５a ４９７．７９±０．４１b
N １０．８１±０．０３b １８．６６±０．０２a ９．８５±０．０３c
P ０．８２±０．０１c １．１７±０．０１a ０．９７±０．０２b
K ２．６９±０．１０c １６．２１±０．０７a １１．１７±０．２７b
C/N ４４．２８±１．２３b ２７．６５±０．２３c ５０．５４±２．６９a
　　注:同行不同小写字母表示差异显著(P＜０．０５),均值(n＝５)±标准误
Note:Differentlowerletterswithinthesamerowindicatesignificant
differencesamongthreelittersat０．０５level．Mean(n＝５)±standarderror
２．２　枯落物残留率及分解速率
　　图１所示为３种类型枯落物在不同坡向１年内
分解质量残留率变化情况,枯落物质量残留率变化
一致,均随分解的进行呈逐渐下降趋势.不同分解
阶段枯落物质量损失率有所不同,由曲线斜率可以
看出最初３个月分解速率最快,３~６个月时分解速
率趋于缓慢,后６个月又逐渐变快,呈现快Ｇ慢Ｇ快的
过程.１年后本氏针茅、铁杆蒿叶和铁杆蒿茎枯落
物在阴、阳坡的失重率分别为３０．８２％和２７．３２％;
３９．９４％和３６．６６％;２２．０１％和１８．８０％.铁杆蒿茎
在阴坡失重率最小,铁杆蒿叶在阳坡失重率最大,但
均没有超过５０％.
　　根据Olson[２１]指数衰减模型拟合各枯落物分解
残留率与分解时间得到回归方程(表２),R２ 均达到
０．９６以上.分解速率常数k大小顺序为铁杆蒿叶
(０．４４６)＞本氏针茅(０．３２１)＞铁杆蒿茎(０．２２０),阳
坡(０．３５５)＞阴坡(０．３０１),铁杆蒿叶在阳坡分解的
k值最大为０．４７６,铁杆蒿茎在阴坡分解的k值最小
为０．１９７.方差分析结果显示,不同物种(F＝１７４５．６)
和坡向(F＝１８２．５)对枯落物分解速率常数影响达
到极显著水平(P＜０．００１),不同物种对k值的影响
比坡向更大,不同枯落物和坡向间的互作效应不明
显(P＝０．３４８＞０．０５,F＝１．１５４).
２６４
第３期 吴艳芹等:坡向对云雾山典型草原枯落物分解特性的影响
图１　枯落物在不同坡向１年内质量残留率动态
Fig．１　Dynamicsoforganicmatterremainingoflittersindifferentslopesduringayear
表２　枯落物质量残留率(y)与分解时间(t)的回归方程及其相应参数
Table２　Equationsandparametersofmassremainingregressedondecompositiondays(t)
枯落物Litters 坡向Slope 方程Equations k R２ t０．５(a) t０．９５(a)
本氏针茅S．bungeana
阳坡Sunny y＝９７．８３６e(－０．３４７６x) ０．３４８Ba ０．９８６６ １．９３ ８．５６
阴坡Shady y＝９７．１４３e(－０．２９４１x) ０．２９４Bb ０．９７２２ ２．２６ １０．０９
铁杆蒿叶LeafofA．sacrorum
阳坡Sunny y＝９６．７０２e(－０．４７６x) ０．４７６Aa ０．９８２４ １．３９ ６．２２
阴坡Shady y＝９５．８１８e(－０．４１３１x) ０．４１３Ab ０．９６５１ １．５８ ７．１５
铁杆蒿茎StemofA．sacrorum
阳坡Sunny y＝９９．４８５e(－０．２４１９x) ０．２４２Ca ０．９９７６ ２．８４ １２．３６
阴坡Shady y＝９８．７７９e(－０．１９７３x) ０．１９７Cb ０．９８９４ ３．４５ １５．１２
　　注:k:分解速率常数;t０．５:５０％干物质分解需要的时间;t０．９５:９５％干物质分解需要的时间;不同大写字母表示不同物种在０．０５水平差异
显著,不同小写字母表示不同坡向在０．０５水平差异显著
Note:k:Constantofdecompositionrate;t０．５:Time(a)neededfor５０％ofdrymassdecomposed;t０．９５:Time(a)neededfor９５％ofdry
massdecomposed．Differentcapitallettersindicatesignificantdifferencesbetweendifferentlittersatthe０．０５level,differentsmallettersindiＧ
catesignificantdifferencesbetweendifferentaspectsatthe０．０５level
　　用指数回归方程来预测其半衰期和９５％衰期.
结果显示不同坡向均为铁杆蒿叶半衰期最小(阳坡
１．３９a),铁杆蒿茎半衰期最大(阴坡３．４５a),本氏
针茅居中.９５％衰期呈现相同的规律,铁杆蒿叶阳
坡最小(６．２２a),铁杆蒿茎阴坡最大(１５．１２a).
２．３　初始枯落物养分含量与分解速率常数的关系
枯落物氮含量与分解速率常数k成显著正相关
(r＝０．８９５),C/N比与分解速率常数k成极显著负
相关性(r＝－０．９４０),其他元素含量与分解速率常
数不相关.
表３　枯落物初始养分含量(y)与分解速率常数k(x)的回归方程及相关性
Table２　Regressionequationandcorrelationcoefficientbetweentheinitialnutrientcontent
anddecompositionrateconstantoflitter
枯落物元素含量
Litternutrientconcentrations
回归方程
Regressionequation
决定系数(R２)
Determininationcoefficient
相关系数(r)
Correlationcoefficient
N y＝０．２１７x＋０．０４３ ０．８０１ ０．８９５∗
C/N y＝－０．００９x＋０．７０９ ０．８８４ －０．９４０∗∗
　　注:∗:显著相关 (P＜０．０５);∗∗极显著相关(P＜０．０１)
Note:∗:significantcorrelationatthe０．０５level;∗∗:significantcorrelationatthe０．０１level
２．４　主要元素动态变化
　　枯落物分解过程中 N浓度在初始浓度基础上
呈波动上升趋势,各枯落物的N浓度在分解的不同
时期达到最大值,枯落物N浓度在阳坡上升一般比
阴坡快,一年中的最大值也相对比阴坡的大.分解
１年后,除本氏针茅在阳坡的NAI(N)＞１００％外,
其他枯落物NAI(N)＜１００％,N元素整体上处于
释放状态.不同坡向和物种对NAI(N)的影响没
３６４
草　地　学　报 第２１卷
有统一的规律,其中铁杆蒿茎的N元素呈典型的富 集Ｇ释放模式.
图２　一年内枯落物在不同坡向主要元素浓度变化
Fig．２　Changesofmainelementconcentrationsoflittersindifferentslopesduringayear
图３　一年内枯落物在不同坡向主要元素NAI变化
Fig．３　ChangesofmainelementNAIoflittersindifferentslopesduringayear
　　P元素在分解过程中呈淋溶Ｇ富集Ｇ释放模式,分
解的前３个月枯落物P浓度经历一个明显的快速下
降过程,分解３~６个月期间上升,铁杆蒿叶和本氏
针茅在接下来６个月继续增加,而铁杆蒿茎的P浓
４６４
第３期 吴艳芹等:坡向对云雾山典型草原枯落物分解特性的影响
度呈下降趋势.坡向对P元素的释放没有显著的
影响,枯落物P绝对量在分解前３个月显著下降,后
９个月分解阶段呈波动变化趋势,但NAI(P)一直
小于１００％,为P释放.
铁杆蒿(茎、叶)枯落物的钾浓度呈逐渐下降趋
势,从最初的１１．１９mg􀅰g－１和１６．２５mg􀅰g－１下降
至１年后最初浓度的３０％和２０％(２．２８mg􀅰g－１和
４．８mg􀅰g－１),本氏针茅的K浓度在２．３２mg􀅰g－１
上下波动,３种类型枯落物间的 K浓度逐渐缩小.
分解１年后本氏针茅的NAI(K)为６２．７８％,铁杆
蒿茎叶的NAI(K)为２０％以下,由于铁杆蒿枯落物
本身含有较高的 K元素,所以铁杆蒿释放的钾最
多.NAI(K)小于１００％,说明 K元素一直处于释
放状态.不同坡向在分解过程中对 K元素释放影
响显著,但对于不同枯落物影响不同.
３　讨论
在一个特定的生态系统中影响枯落物分解的因
素很多,其中枯落物质量是本质要素,生物是分解的
主导要素,环境等外部因素起到重要作用.而枯落物
质量是指枯落物被破碎分解的难易程度,主要决定于
枯落物的组织结构、营养元素及有机化合物的种类和
含量[１２,２２].本试验３种枯落物在阴、阳坡分解１年后
残留率大小顺序为铁杆蒿茎(８１．２％,７７􀆰９９％)＞本
氏针茅(７２．６８％,６９．１８％)＞铁杆蒿叶(６３．３５％,
６０􀆰０６％).选取的３种不同类型枯落物最初化学组
成差异较大,枯落物类型和坡向对分解速率的影响都
达到显著水平,且枯落物类型相比坡向的影响更大,
这与上述结论相符.枯落物质量中C/N和氮含量是
衡量分解快慢的重要指标,C/N比值小和氮含量大的
枯落物一般分解快[２,２３],本研究结果也表明枯落物分
解快慢与氮含量成显著正相关(r＝０．８９５),与C/N成
极显著负相关(r＝－０􀆰９４０).本试验结果显示枯落
物在阳坡的分解速率大于阴坡,而璩芳等[２４]对太白
山的研究结果表明枯落物阴坡分解率大于阳坡但没
有显著差异,这可能是研究区环境条件不同的原因.
太白山是森林生态系统,影响枯落物分解的主要因素
是微生物和水分,而云雾山是草原生态系统,无乔木
的遮挡,云雾山草地的阴阳坡由于接收到的阳光时间
而引起温度、湿度的不同对枯落物分解１年后的残留
率造成很大差异.分解开始阶段枯落物不同坡向对
枯落物残留率的影响不大,随后的植物生长季节不同
坡向的水热条件不一,微生物及土壤动物新陈代谢活
性的差异对枯落物分解产生重大影响.而阴阳坡最
大的差异是阳坡受阳光照射的时间长,温度较高,枯
落物在阳坡的残留率小于在阴坡的残留率很可能是
光照促进了枯落物的分解[１１].
枯落物分解过程中伴随着营养元素的变化,不
同类型枯落物元素浓度和绝对量变化不同[２５].分
解的前３个月枯落物P和K元素浓度以及绝对量
显著下降,而不同枯落物间N元素浓度上升且绝对
量变化不一.这可能是因为最初枯落物可溶性碳水
化合物大量损失,N以复杂的大分子量的蛋白质存
在不容易被淋失,而植物组织中P主要以磷酸根离
子和化合物的形态存在,容易被淋溶而损失[２６],K
也是以离子的形式存在[２７],所以更容易经降水和雪
水的淋溶作用而损失.３~１２个月的分解过程中,
由于温度水分以及微生物的作用导致 N和P浓度
呈波动变化.枯落物C/N比值较高限制了微生物
的降解,微生物也会从周围环境中固定 N,所以 N
元素释放量相对较少.３种枯落物磷元素含量也较
低,很可能也是枯落物分解的限制因子[２８].而枯落
物K元素浓度一直下降,呈逐渐释放模式,草地群
落一般不会受 K元素含量的限制,这也与杨玉梅
等[２９]的研究结果相似.不同元素由于在枯落物中
初始含量、存在方式及降解过程中微生物的作用不
同,释放和积累模式也不同.
由指数衰减方程拟合得到分解速率常数,不同
物种在不同坡向的k值大小不同.由于枯落物分解
时间和最初枯落物重量的差异而不能直接进行比
较.本试验中本氏针茅和铁杆蒿叶的枯落物分解速
率常数k值相对于LiuPing等[７]在内蒙草原多伦生
态保护区研究的克氏针茅(Stipasareptanavar．
krylovii)和冷蒿(Artemisiafrigida)枯落物分解k
值较小,可能是物种和气候的不同,更重要的是后者
是根据５－１０月份的数据拟合方程得出k值,分解
速率较快阶段得到的年分解k值也相对较大.枯落
物５０％分解和９５％分解所需的时间在１．３９~３􀆰４５
年和６．２２~１５．１２年之间,其中铁杆蒿茎叶的分解
周期与李雪峰等[３０]对红松(Pinuskoraiensis)阔叶
林枝叶的研究结果相似.
铁杆蒿是云雾山草地封育演替过程中重要的群
落类型,其枯落物养分含量与分解特性与建群种本
氏针茅不同.物种的演替过程中,枯落物的积累和
碳储量都发生巨大的变化.本氏针茅养分需求量相
对较低,在群落中竞争力强,可能处于更加有力的地
位[７].目前关于草地枯落物分解的研究数据较少,
５６４
草　地　学　报 第２１卷
许多领域没有统一的结论,今后加强多尺度、大环境
梯度和多种影响因素的综合研究很重要.
４　结论
通过对云雾山典型草原主要优势种本氏针茅和
铁杆蒿(茎、叶)枯落物在阴阳坡１年内的分解特性
的研究表明:枯落物分解残留率呈逐渐下降趋势,１
年后失重率在１８．８％~３９．９４％之间.不同物种和
不同坡向枯落物分解快慢的大小顺序为铁杆蒿叶
(０．４４６)＞本氏针茅(０．３２１)＞铁杆蒿茎(０．２２０),阳
坡(０．３５５)＞阴坡(０．３０１),不同物种和不同坡向对
分解速率影响差异显著,枯落物５０％分解和９５％分
解所需的时间在１．３９~３．４５年和６．２２~１５．１２年
之间.枯落物初始氮含量与分解速率常数k成显著
正相关(r＝０．８９５),C/N比值与分解速率常数k成
极显著负相关(r＝－０．９４０).１年枯落物分解过程
中元素氮浓度呈波动上升,磷浓度波动下降,钾浓度
持续下降.总体上 N,P,K 元素绝对量都下降,
NAI＜１００％.不同元素由于在枯落物中初始含
量、存在方式及降解中微生物的作用不同,释放和积
累模式也不同.
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(责任编辑　李美娟)
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