植物分解對泥沙埋深和海拔變化的響應(yīng)研究.pdf

1、生態(tài)系統(tǒng)的分解是死有機(jī)物質(zhì)的逐步降解過程。分解時，無機(jī)營養(yǎng)元素從有機(jī)物質(zhì)中釋放出來，該過程影響生態(tài)系統(tǒng)的元素循環(huán)，進(jìn)而會驅(qū)動生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的改變。作為自然界中的初級生產(chǎn)者，植物所制造的初級生產(chǎn)量是十分巨大的，有機(jī)物合成—分解過程及動態(tài)直接影響生態(tài)系統(tǒng)的元素循環(huán)。植物分解過程中的無機(jī)營養(yǎng)元素的釋放對生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動產(chǎn)生重要影響，植物的分解受生物因素和非生物因素的共同協(xié)調(diào)控制，其過程特點(diǎn)和速率不但取決于待分解資源的質(zhì)量特征，也

2、與分解者生物的種類和分解時的理化環(huán)境有關(guān)。對水生生態(tài)系統(tǒng)而言，水文特征是影響水環(huán)境中有機(jī)物的形成、變化與破壞過程最基本、最重要的環(huán)境因素之一。其中，泥沙淤積被認(rèn)為對植物分解有重要影響，前人研究多集中于泥沙淤積對沿岸帶植被凋落物、濕地及沼澤植物分解的影響，關(guān)于湖泊中的泥沙淤積對水生植物分解的影響研究較少，其分解對泥沙埋深和微生物作用的響應(yīng)機(jī)制尚不清楚。另外，有很多研究發(fā)現(xiàn)，海拔對植物分解有重要影響，已有研究關(guān)于陸生生態(tài)系統(tǒng)的分解研究很多，

3、但關(guān)于河流沿岸帶凋落物在不同高程河段中的分解研究較少。河流水電開發(fā)尤其是梯級水電站建設(shè)在不同高程河段形成了靜水生境（庫區(qū)），庫區(qū)成為攔截沿岸帶植被凋落物的主要場所，目前，有關(guān)河岸帶植被凋落物在不同高程河段庫區(qū)的分解研究較少。為揭示泥沙包埋深度對水生植物分解的影響，我們研究了苦草（Vallisneria natans）和微齒眼子菜（Potamogeton maackianus）及兩物種混合在不同埋深處理下的分解動態(tài);為揭示海拔變化對沿岸帶

4、植被凋落物分解的影響，我們以寶興河流沿岸帶優(yōu)勢物種榿木（Alnus cremastogyne）和柳杉（Cryptomeria japonica）為實(shí)驗(yàn)材料，研究了兩種凋落物在梯級電站不同庫區(qū)的分解動態(tài)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.為探討泥沙淤積對水生植物分解的影響，運(yùn)用分解袋法以沉水植物苦草、微齒眼子菜及兩物種混合的植物殘?bào)w為實(shí)驗(yàn)材料，研究了植物殘?bào)w在底泥中不同埋深（0和5 cm）的分解速率和養(yǎng)分動態(tài)，實(shí)驗(yàn)周期為117天。結(jié)果顯示

5、:(1)在0和5 cm埋深處理下，苦草、微齒眼子菜及兩物種混合的分解速率均表現(xiàn)為苦草最快，微齒眼子菜最慢，物種混合介于兩單種之間。與0 cm處理相比，在5 cm埋深處理下苦草、微齒眼子菜及兩物種混合的分解速率顯著降低(P＜0.05)?？嗖菰?和5 cm埋深處理下分解35天后干重剩余率分別為0和43.51％、在5 cm處理下分解82天后干重剩余率為0。微齒眼子菜和兩物種混合在5 cm埋深處理下分解117天后的干重剩余率分別提高了31.09

6、％和37.44％。(2)與0 cm處理相比，5 cm埋深處理顯著抑制苦草、微齒眼子菜及兩物種混合的N、P釋放。苦草在0和5 cm埋深處理下分解35天后N剩余率分別為0和31.28％、P剩余率分別為0和24.45％。在5 cm埋深處理下分解117天后微齒眼子菜N和P剩余率分別提高了19.45％和14.73％、兩物種混合N、P剩余率分別提高了41.57％和22.82％。(3)兩物種混合在0和5 cm埋深處理下，其分解速率均表現(xiàn)為加和效應(yīng)。兩

7、物種混合的N、P元素釋放在0 cm處理下分別表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)和加和效應(yīng)，在5 cm埋深處理下均表現(xiàn)為拮抗效應(yīng)。(4)隨著分解的進(jìn)行，5 cm埋深處理下的苦草和微齒眼子菜的微生物呼吸速率均顯著降低，物種混合的微生物生物量始終低于0 cm處理。這些結(jié)果表明泥沙埋深顯著降低了苦草、微齒眼子菜及兩物種混合的分解速率和N、P元素釋放，物種混合的N、P元素釋放在分解后期均因沉積作用而產(chǎn)生了拮抗效應(yīng)。此外，泥沙埋深對分解的抑制作用與微生物呼吸及生物量降

8、低有密切的關(guān)系。
　　2.為揭示河岸帶凋落物在不同海拔高程水電站庫區(qū)中的分解動態(tài)，運(yùn)用分解袋法和原位試驗(yàn)，研究了寶興河流域沿岸帶優(yōu)勢物種榿木、柳杉及兩物種混合在雨城水庫(Alt.593 m)，銅頭水庫(Alt.760 m)，小關(guān)子水庫(Alt.990 m)和寶興水庫(Alt.1352 m)四個梯級水電站庫區(qū)中的分解速率及養(yǎng)分動態(tài)，實(shí)驗(yàn)周期為220天。結(jié)果顯示:(1)在不同庫區(qū)均是榿木分解最快，柳杉分解最慢，物種混合的分解速率介于兩

9、單種之間。隨著海拔的升高，榿木、柳杉及兩物種混合的分解速率均降低。(2)海拔、物種及分解時間均對N、P元素釋放有顯著影響。榿木及物種混合隨著海拔的升高，其N、P元素釋放變慢，220天之后，在最低海拔雨城水庫處榿木的N、P剩余率分別為35.71％和57.37％，兩物種混合的N、P剩余率分別為37.83％和63.57％，而其他3個海拔處的N、P剩余率差異較小，并且均高于雨城水庫。柳杉的N、P剩余率呈現(xiàn)一定的波動性，220天后，N元素表現(xiàn)為凈

10、釋放而P元素發(fā)生積累。(3)兩物種混合在雨城水庫處其分解速率表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)，在其他3個庫區(qū)均表現(xiàn)為加和效應(yīng);實(shí)驗(yàn)結(jié)束時N、P元素釋放在雨城水庫處依然表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)，但是，在小關(guān)子和銅頭水庫處表現(xiàn)為加和效應(yīng)，在寶興水庫處元素釋放主要表現(xiàn)為拮抗效應(yīng)。(4)隨著分解的進(jìn)行，雨城水庫處柳杉及物種混合的微生物生物量顯著高于其他3個庫區(qū)，這說明低海拔處微生物活力較高;在分解過程中真菌與細(xì)菌的群落數(shù)(CFU)呈現(xiàn)此消彼長的關(guān)系，表明二者之間存在著拮抗

11、效應(yīng)。研究結(jié)果表明:隨著海拔的升高，榿木、柳杉及兩物種混合的分解速率降低，N、P的釋放動態(tài)在榿木及物種混合中與干重?fù)p失具有一致性，柳杉在分解后期由于微生物對營養(yǎng)元素的固定，P發(fā)生積累。在分解的不同階段細(xì)菌和真菌對分解的貢獻(xiàn)不同，二者表現(xiàn)為拮抗關(guān)系。細(xì)菌和真菌對植物分解有重要影響。
　　研究表明，泥沙埋深和海拔變化對植物分解有重要影響，微生物活力的改變是影響分解速率和N、P元素釋放動態(tài)的重要因子。研究結(jié)果可為了解泥沙淤積對水生植物分