葉 賀, 紅 梅, 梁志偉, 圖納熱, 武振丹,王力群, 包明哲, 趙巴音那木拉

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院內(nèi)蒙古自治區(qū)土壤質(zhì)量與養(yǎng)分資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 呼和浩特 010018

凋落物分解是生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的重要過(guò)程,分解過(guò)程中C、N和其它礦物質(zhì)逐步固定或礦化到土壤中[1—2]。凋落物分解受諸多因素影響,如氣候、凋落物質(zhì)量和土壤生物等,它們的作用表現(xiàn)為：氣候>凋落物質(zhì)量>土壤生物[3—4]。內(nèi)蒙古荒漠草原水資源缺乏,生態(tài)環(huán)境極其脆弱,凋落物是其重要養(yǎng)分來(lái)源之一。近年來(lái),全球氣候變化顯著,其對(duì)荒漠草原養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程的影響存在諸多不確定性。在干旱半干旱生態(tài)系統(tǒng)中,水分和氮素被認(rèn)為是影響凋落物分解速率的關(guān)鍵因子[5]。目前氮沉降和降水變化已呈現(xiàn)全球化趨勢(shì),且在內(nèi)蒙古干旱半干旱草原氮沉降量也呈逐年增加趨勢(shì),同時(shí)降水格局變化引起極端降水頻發(fā),尤其中高緯度地區(qū)極端降水顯著增加[6—8]。氮沉降在凋落物分解過(guò)程中提供N,降低凋落物C/N和影響分解者群落結(jié)構(gòu),而降水可加速對(duì)其淋溶作用,同時(shí)影響分解者活性,兩種因素均對(duì)其產(chǎn)生直接或間接影響[9—10]。

在草地生態(tài)系統(tǒng)中,氮沉降與降水變化對(duì)凋落物分解的作用研究結(jié)論并不一致,例如促進(jìn)作用、無(wú)作用和抑制作用。Peng等人在半干旱溫帶草原中研究發(fā)現(xiàn)氮素添加對(duì)凋落物分解產(chǎn)生了抑制作用,而朱星樽在貝加爾針茅草甸草原研究中發(fā)現(xiàn),水、氮添加促進(jìn)了凋落物分解[11—12]。產(chǎn)生這種差異的原因可能是氮沉降濃度、試驗(yàn)區(qū)降水量和凋落物質(zhì)量差異[13—14]。已有研究表明,氮沉降可以促進(jìn)高質(zhì)量(即木質(zhì)素含量低,N和P含量高,C/N和木質(zhì)素/N比值低)凋落物分解,反之會(huì)抑制低質(zhì)量的凋落物分解[15—17]。Breg和Perakis等人研究發(fā)現(xiàn)氮沉降會(huì)促進(jìn)凋落物早期分解,而分解后期難分解化合物相對(duì)增多時(shí)會(huì)抑制其分解[18—19]。高海燕和霍利霞等人研究結(jié)果同樣證明了以上觀點(diǎn),在荒漠草原短期氮沉降和增雨均會(huì)促進(jìn)凋落物分解[20—21]。目前,關(guān)于氮沉降和降水變化對(duì)凋落物分解影響的研究,分解時(shí)間主要為1—2 a,缺乏對(duì)其長(zhǎng)期效應(yīng)研究,故無(wú)法驗(yàn)證短期和長(zhǎng)期效果是否一致。

本項(xiàng)目以?xún)?nèi)蒙古四子王旗短花針茅荒漠草原為研究對(duì)象,依托長(zhǎng)期氮沉降和降水變化野外控制試驗(yàn)平臺(tái),設(shè)置模擬氮沉降和降水變化交互試驗(yàn)。研究長(zhǎng)期氮沉降和降水變化對(duì)荒漠草原建群種短花針茅和優(yōu)勢(shì)種無(wú)芒隱子草兩種多年生禾草凋落物分解的影響,并通過(guò)模型預(yù)測(cè)其分解周期。為此提出以下兩個(gè)科學(xué)問(wèn)題：(1)長(zhǎng)期氮沉降和降水變化對(duì)凋落物分解作用是否與短期效果一致；(2)氮沉降和降水變化如何改變其分解周期和養(yǎng)分釋放過(guò)程。本研究結(jié)果有助于了解全球變化下荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解特征與養(yǎng)分釋放規(guī)律,并為揭示全球變化下荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本試驗(yàn)以我國(guó)溫帶荒漠草原代表類(lèi)型短花針茅草原為研究對(duì)象,試驗(yàn)區(qū)位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市四子王旗短花針茅草原生態(tài)系統(tǒng)野外科學(xué)試驗(yàn)基地,地理坐標(biāo)41°47′ N,111°53′ E,海拔1450 m,年平均氣溫3.4 ℃,年降水量280 mm。降水主要集中在6—9月,占全年降水總量的70%以上,而潛在蒸發(fā)量是降水量的7—10倍。試驗(yàn)區(qū)土壤為淡栗鈣土,草地類(lèi)型為短花針茅(S.breviflora)+無(wú)芒隱子草(C.songorica)+冷蒿(A.frigida)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年12月開(kāi)始進(jìn)行,采用裂區(qū)設(shè)計(jì),主區(qū)為自然降水(C)、增雨30%(W)和減雨30%(R)三個(gè)水分處理。增雨試驗(yàn)分別在每年5—8月的1—3日進(jìn)行,通過(guò)多年對(duì)荒漠草原降水量監(jiān)測(cè)并做模型預(yù)測(cè)未來(lái)降水量增減極限。增加量為近5 a平均降水量的30%,通過(guò)噴灌方式模擬降水,分別在5月、6月、7月、8月增加總增雨量的18.4%、17.0%、28.3%、36.3%,減雨試驗(yàn)通過(guò)減雨裝置減少當(dāng)?shù)啬昶骄邓康?0%。副區(qū)為氮素處理,分別為0(N0),30(N30),50(N50),100(N100) kg hm-2a-14個(gè)氮素水平,其中不包括大氣氮沉降,以硝酸銨(NH4NO3)為氮源模擬氮沉降。在生長(zhǎng)季(5—9月)模擬濕沉降,為能夠盡可能均勻施氮,將硝酸銨溶于30 L水中(在增雨處理之后),均勻噴灑在每個(gè)小區(qū)內(nèi),對(duì)照噴灑等量的水。非生長(zhǎng)季(10月—翌年4月),將硝酸銨與風(fēng)干土(直徑<2 mm)按肥土比1∶10的比例充分混勻,在無(wú)風(fēng)時(shí)以模擬干沉降的方式直接撒施。試驗(yàn)共12個(gè)處理,3次重復(fù)。每個(gè)小區(qū)面積為7 m×7 m=49 m2,各小區(qū)間設(shè)置2 m隔離帶。

根據(jù)試驗(yàn)樣地群落組成的物種優(yōu)勢(shì)度及其所代表的功能群,本研究選擇了多年生叢生禾草短花針茅和無(wú)芒隱子草兩種代表性植物為研究對(duì)象。于2015年10月植物凋亡后在研究區(qū)收集兩種植物凋落物,帶回實(shí)驗(yàn)室置于烘箱65 ℃下烘干48 h至恒重,以10.00 g為標(biāo)準(zhǔn),將兩種凋落物分別裝入規(guī)格為15 cm × 20 cm尼龍網(wǎng)袋中(孔徑為1 mm)。于2015年12月中旬將地上部凋落物分解網(wǎng)袋用鐵絲固定在小區(qū)土壤表面,網(wǎng)袋可以與土壤緊密接觸。于2016年7月開(kāi)始采集第一次樣品,之后按照季節(jié)動(dòng)態(tài)即每年4月(春季)、7月(夏季)和10月(秋季)采集樣品,其中4月為植物萌發(fā)期,7月為植物生長(zhǎng)期,10月為植物凋亡期,每次每小區(qū)取回2袋樣品,共6次重復(fù)。帶回實(shí)驗(yàn)室,清除凋落物表面附著的泥土和其他雜質(zhì),然后從分解網(wǎng)袋轉(zhuǎn)移到信封中,將凋落物放置于65 ℃下烘干48 h至恒重,稱(chēng)重并記錄凋落物樣品分解后的剩余質(zhì)量。將稱(chēng)重后的凋落物樣品粉碎,測(cè)定其全碳、纖維素和木質(zhì)素含量。

1.3 統(tǒng)計(jì)與分析

利用SigmaPlot 12.5對(duì)凋落物分解過(guò)程模型進(jìn)行擬合,得到凋落物分解模擬模型和分解周轉(zhuǎn)期T0.95(凋落物質(zhì)量剩余5%的時(shí)間)和半衰期T0.50(凋落物質(zhì)量剩余50%的時(shí)間),并進(jìn)行制圖。采用SAS 9.0進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)檢驗(yàn)凋落物基質(zhì)質(zhì)量、全碳、纖維素和木質(zhì)素含量的在物種間差異顯著性(α=0.05)、采用多因素方差分析(Multiway factorial ANOVA)檢驗(yàn)?zāi)M氮沉降、降水變化、物種和分解時(shí)間及其交互效應(yīng)對(duì)凋落物質(zhì)量殘留率、全碳?xì)埩袈?、纖維素殘留率和木質(zhì)素殘留率的影響。

凋落物分解雙負(fù)指數(shù)衰減模型計(jì)算公式[18,22—23]：Mt=Ae-k1t+Be-k2t；

式中,Mt為凋落物分解t月后質(zhì)量殘留率,t為分解時(shí)間(月),Xt為凋落物分解t月后殘留干物質(zhì)質(zhì)量,X0為凋落物初始干物質(zhì)質(zhì)量。k1和k2分別是凋落物快速分解組分和慢速分解組分的分解系數(shù)。A和B為擬合系數(shù)。C0為凋落物初始元素濃度(g/kg),Ct為分解t月后凋落物元素濃度(g/kg)。

2 結(jié)果與分析

2.1 凋落物基質(zhì)質(zhì)量

短花針茅與無(wú)芒隱子草兩種凋落物初始化學(xué)含量差異顯著(P<0.05)。兩者初始元素含量中全碳含量均為最高,占凋落物總質(zhì)量的40.0%以上。但短花針茅具有較高的全氮含量和較低的C/N、木質(zhì)素含量和木質(zhì)素/N(表1)。

表1 不同物種的初始凋落物基質(zhì)質(zhì)量

2.2 氮沉降和降水變化對(duì)凋落物質(zhì)量殘留率的影響

經(jīng)過(guò)42個(gè)月的分解后(圖1、圖2),兩種凋落物在單因素N處理下,均在N0水平殘留率最高,單因素水分處理下質(zhì)量殘留率表現(xiàn)R-N0>C-N0>W-N0,氮沉降和增雨對(duì)凋落物分解產(chǎn)生促進(jìn)作用。水氮交互作用下,質(zhì)量殘留率表現(xiàn)為R-N50>C-N50>W-N100。W-N100處理下短花針茅與無(wú)芒隱子草凋落物質(zhì)量殘留率最低,分別為40.0%和41.8%。在W處理中隨著N添加濃度逐漸升高質(zhì)量殘留率逐漸降低,在C和R處理中隨著N沉降濃度逐漸增加,質(zhì)量殘留率呈先降低后增加的趨勢(shì),且均在N50處理(C-N50、R-N50)質(zhì)量殘留率最低。

圖1 短花針茅凋落物分解質(zhì)量殘留率

圖2 無(wú)芒隱子草凋落物分解質(zhì)量殘留率

短花針茅在C和W處理中,分解均快于無(wú)芒隱子草,而在R處理中,短花針茅和無(wú)芒隱子草質(zhì)量殘留率無(wú)差異。分解0—6個(gè)月時(shí),兩種凋落物分解14.5%—26.7%,平均每月分解2.4%—4.5%,分解相對(duì)較快。而分解6—42個(gè)月時(shí),兩種凋落物分解31.2%—37.1%,平均每月分解0.9%—1.0%,呈逐漸緩慢分解趨勢(shì)。故荒漠草原凋落物分解存在快速分解和慢速分解兩個(gè)階段。

通過(guò)多因素方差分析可知(表2),降水、氮沉降、時(shí)間、物種、降水×氮沉降和降水×物種對(duì)凋落物質(zhì)量殘留率均有極顯著影響(P<0.01)。水分對(duì)凋落物分解作用大于氮沉降,且兩種凋落物分解存在極顯著差異,不同物種對(duì)氮添加和水分調(diào)控的響應(yīng)具有差異。降水和物種的交互效應(yīng)顯著,氮沉降和物種的交互效應(yīng)不顯著,降水對(duì)短花針茅凋落物促進(jìn)作用強(qiáng)于無(wú)芒隱子草,而氮沉降的作用不依賴(lài)于凋落物種類(lèi)。

表2 水氮變化對(duì)質(zhì)量殘留率影響的多因素方差分析

2.3 凋落物分解負(fù)指數(shù)衰減模型

根據(jù)建立的凋落物分解模型預(yù)測(cè)(表3),自然狀態(tài)下(C-N0),兩種凋落物分解50%,需要34.39—36.37個(gè)月,分解95%則需要206.62—223.68個(gè)月。而W-N100處理可使凋落物分解50%時(shí)間縮短21.5%—24.8%,分解95%時(shí)間縮短14.0%—28.8%。R-N0處理則使凋落物分解50%時(shí)間延長(zhǎng)12.2%—19.4%,分解95%時(shí)間延長(zhǎng)4.2%—11.0%。氮沉降均縮短了凋落物的分解時(shí)間,氮沉降對(duì)其分解具有促進(jìn)作用。增雨與氮添加交互縮短兩種凋落物分解時(shí)間3.7%—28.8%。氮添加與增雨交互均會(huì)縮短凋落物分解,而減雨則會(huì)延長(zhǎng)凋落物分解時(shí)間。

表3 負(fù)指數(shù)衰減模型

2.4 凋落物分解過(guò)程中全碳?xì)埩袈?/h3>

兩種凋落物在分解0—42個(gè)月過(guò)程中,全碳?xì)埩袈示手饾u下降趨勢(shì),隨著分解時(shí)間延長(zhǎng),下降速率逐漸減緩(圖3、圖4)。兩種凋落物全碳?xì)埩袈逝c凋落物質(zhì)量殘留率規(guī)律保持一致,全碳?xì)埩袈试?—6個(gè)月快速下降,6—42個(gè)月呈緩慢下降趨勢(shì)。增雨處理顯著促進(jìn)凋落物中C釋放,W-N100處理全碳?xì)埩袈曙@著低于其它處理(P<0.05),而R-N0處理全碳?xì)埩袈蕜t顯著高于其余處理(P<0.05)。0—30個(gè)月C和R處理中隨著氮素濃度增加全碳?xì)埩袈食氏冉档秃笤黾于厔?shì),均在N50濃度時(shí)全碳?xì)埩袈首畹?W處理中則呈逐漸下降趨勢(shì)。分解至42個(gè)月時(shí),氮沉降濃度對(duì)全碳?xì)埩袈视绊憸p弱,各水分處理下全碳?xì)埩袈授吔嗤?但水分處理對(duì)其影響仍顯著,水分越多分解越快。

圖3 短花針茅凋落物分解過(guò)程中全碳?xì)埩袈首兓?/p>

圖4 無(wú)芒隱子草凋落物分解過(guò)程中全碳?xì)埩袈首兓?/p>

因短花針茅凋落物具有較高的初始全氮含量,分解較快,故分解0—30個(gè)月時(shí),短花針茅凋落物全碳?xì)埩袈实陀跓o(wú)芒隱子草,而分解至42個(gè)月時(shí),兩種凋落物全碳?xì)埩袈薀o(wú)差異。兩種凋落物分解42個(gè)月時(shí)均已將56.2%—68.8%的C釋放至環(huán)境中。

2.5 凋落物分解過(guò)程中纖維素殘留率

短花針茅凋落物在分解過(guò)程中纖維素殘留率逐漸下降,而無(wú)芒隱子草在分解至30個(gè)月時(shí),纖維素殘留率相對(duì)上升,之后繼續(xù)下降(圖5、圖6)。分解至42個(gè)月時(shí),兩種凋落物纖維素已分解75.2%—88.2%,相對(duì)較易分解。兩種凋落物纖維素殘留率與凋落物質(zhì)量殘留率規(guī)律仍保持一致,在W-N100處理兩種凋落物纖維素殘留率均顯著低于其它處理(P<0.05),在R-N0處理兩種凋落物纖維素殘留率均顯著高于其它處理(P<0.05)。

圖5 短花針茅凋落物分解過(guò)程中纖維素殘留率變化

圖6 無(wú)芒隱子草凋落物分解過(guò)程中纖維素殘留率變化

2.6 凋落物分解過(guò)程中木質(zhì)素殘留率

兩種凋落物在0—42個(gè)月分解過(guò)程中,木質(zhì)素殘留率呈先上升后下降再上升趨勢(shì),分解至42個(gè)月時(shí),各處理中凋落物木質(zhì)素殘留率無(wú)顯著差異(P<0.05)。短花針茅凋落物木質(zhì)素殘留率為177.8%—203.0%,無(wú)芒隱子草凋落物木質(zhì)素殘留率為78.5%—95.5%(圖7、圖8)。兩種凋落物木質(zhì)素殘留率在分解至6和18個(gè)月與凋落物質(zhì)量殘留率規(guī)律仍保持一致,而分解至30和42個(gè)月時(shí),木質(zhì)素殘留率在各處理中逐漸不顯著。分解至42個(gè)月時(shí),兩種凋落物中殘留大量木質(zhì)素,短花針茅凋落物木質(zhì)素殘留率高于無(wú)芒隱子草,雖然短花針茅初始木質(zhì)素含量顯著低于無(wú)芒隱子草,但在分解過(guò)程中,短花針茅中木質(zhì)素較無(wú)芒隱子草中木質(zhì)素分解慢。

圖7 短花針茅凋落物分解過(guò)程中木質(zhì)素殘留率變化

圖8 無(wú)芒隱子草凋落物分解過(guò)程中木質(zhì)素殘留率變化

2.7 水氮變化對(duì)凋落物各物質(zhì)殘留率影響的顯著性檢驗(yàn)

通過(guò)方差分析可知(表4),降水、氮沉降和時(shí)間對(duì)兩種凋落物全碳、纖維素和木質(zhì)素殘留率均有極顯著影響(P<0.01),降水對(duì)短花針茅凋落物各物質(zhì)殘留率影響大于無(wú)芒隱子草,而氮沉降對(duì)兩者影響則相似。降水×氮沉降對(duì)短花針茅凋落物全碳和纖維素殘留率具有極顯著影響(P<0.01),對(duì)無(wú)芒隱子草凋落物纖維素殘留率有顯著影響(P<0.05)。降水×?xí)r間對(duì)短花針茅凋落物全碳和木質(zhì)素殘留率具有極顯著影響(P<0.01),對(duì)無(wú)芒隱子草凋落物纖維素和木質(zhì)素殘留率具有極顯著影響(P<0.01)。氮沉降×?xí)r間對(duì)短花針茅凋落物全碳?xì)埩袈屎蜔o(wú)芒隱子草凋落物木質(zhì)素殘留率均有極顯著影響(P<0.01),對(duì)無(wú)芒隱子草全碳?xì)埩袈示酗@著影響(P<0.05)。降水×氮沉降×?xí)r間對(duì)短花針茅全碳?xì)埩袈视酗@著影響(P<0.05)。

表4 水氮變化對(duì)凋落物各物質(zhì)殘留率的多因素方差分析

3 討論

凋落物分解受自身N含量、C/N和木質(zhì)素/N的影響,通常認(rèn)為,N含量越高、C/N和木質(zhì)素含量越低的凋落物越容易被微生物分解利用,其分解速率越快[18]。本研究中短花針茅凋落物具備較有利分解條件,在自然狀態(tài)和增雨中,其分解50%時(shí)間快于無(wú)芒隱子草凋落物。但無(wú)芒隱子草凋落物分解95%時(shí)所需時(shí)間則均快于短花針茅凋落物,主要是因?yàn)槟举|(zhì)素含量差異。木質(zhì)素作為凋落物中較難分解物質(zhì),隨著分解時(shí)間延長(zhǎng)逐漸在凋落物中富集。周世興等人在天然常綠闊葉林研究表明,氮抑制了凋落葉木質(zhì)素降解[24]。過(guò)量氮與木質(zhì)素及其降解中間產(chǎn)物結(jié)合生成更難分解的復(fù)合物,導(dǎo)致凋落物分解減慢[25—26]。而短花針茅凋落物氮含量高于無(wú)芒隱子草,故木質(zhì)素分解減慢,凋落物分解至木質(zhì)素占比較高時(shí),其分解速率由木質(zhì)素分解速率所決定。

氮沉降始終對(duì)荒漠草原凋落物分解產(chǎn)生促進(jìn)作用,但存在最適分解氮濃度。氮沉降可以增加土壤氮素有效性,促使凋落物積累更多的氮,降低凋落物C/N,為分解者提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),提高分解者活性[27]。同時(shí)促使纖維素,木質(zhì)素降解酶活性增強(qiáng),近而促進(jìn)凋落物分解[28—29]。而自然降水和減雨處理與氮添加100 kg hm-2a-1交互時(shí),凋落物分解速率相對(duì)降低。主要原因可能是氮抑制木質(zhì)素分解以及土壤生物群落結(jié)構(gòu)和分解功能的變化,例如降低土壤微生物多樣性等,導(dǎo)致凋落物分解減緩[30—31]。當(dāng)?shù)砑?00 kg hm-2a-1與增雨處理交互時(shí),凋落物分解最快,未出現(xiàn)自然降水與減雨處理中凋落物分解速率相對(duì)降低現(xiàn)象,是因?yàn)樵鲇昕梢蕴岣甙敫珊挡莸厣鷳B(tài)系統(tǒng)的地上凈初級(jí)生產(chǎn)力,提高荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)氮利用率,從而降低高氮對(duì)微生物的抑制作用,從而促進(jìn)分解；其次,長(zhǎng)期增雨會(huì)提高土壤動(dòng)物及微生物數(shù)量,促使微生物分解者活動(dòng)頻繁,而后期難分解物質(zhì)主要由微生物緩慢降解,故促進(jìn)其分解[21,32—33]。前人研究草地凋落物分解時(shí)發(fā)現(xiàn),氮沉降濃度大于120 kg hm-2a-1和61—120 kg hm-2a-1時(shí)抑制凋落物分解,而小于60 kg hm-2a-1促進(jìn)凋落物分解[13]。但本研究證明,荒漠草原即使氮沉降濃度達(dá)到100 kg hm-2a-1時(shí)仍對(duì)凋落物分解產(chǎn)生促進(jìn)作用,且增雨可以使更高濃度的氮沉降對(duì)凋落物分解仍產(chǎn)生促進(jìn)作用。生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分相對(duì)較為貧瘠時(shí),氮添加對(duì)凋落物分解具有正效應(yīng),但是否達(dá)到最適分解氮濃度取決于降水量。增雨使凋落物中可溶性物質(zhì)淋溶加快,反之,減雨則減弱淋溶作用和抑制分解者活性,減緩凋落物分解?；哪菰Y源匱乏,降水是影響荒漠草原凋落物分解的主要因素[34]。

凋落物是由大量難溶化合物組成,且微生物降解和破碎過(guò)程持續(xù)的時(shí)間要長(zhǎng)于淋溶過(guò)程[10,18]。故本研究采用雙指數(shù)凋落物分解模型模擬凋落物分解時(shí)間,自然狀態(tài)下,分解50%需要2.87—3.03 a,分解95%需要17.22—18.64 a。前人研究表明,凋落物分解95%需要11.92—13.87 a,較本研究快4.77—5.30 a[35—36]。于雯超等人在內(nèi)蒙古貝加爾針茅草原研究表明,貝加爾針茅凋落物分解95%所需時(shí)間為3.79—5.75 a,羊草凋落物分解95%所需時(shí)間為3.12—6.34 a[37]。其分解時(shí)間較短的主要原因?yàn)檠芯繀^(qū)具有較好的分解環(huán)境,凋落物具有較有利的分解基質(zhì),故分解較快,另一個(gè)原因可能是其研究時(shí)間較短,模型并未模擬后期緩慢分解階段,故導(dǎo)致分解模型預(yù)測(cè)時(shí)間較短。黃德華等[38]在內(nèi)蒙古荒漠草原研究時(shí)表明,凋落物分解95%需要 8—16 a,李學(xué)斌等[39]在寧夏荒漠草原研究表明,凋落物分解50%所需時(shí)間為2—5 a,分解95%需 8—24 a,與本研究結(jié)論基本保持一致。

兩種凋落物分解過(guò)程中全碳?xì)埩袈示饾u降低,分解至42個(gè)月時(shí),降水變化對(duì)其全碳?xì)埩袈视绊懭燥@著,而同水分不同氮添加濃度間無(wú)顯著差異。這是由于分解前期溶解性碳水化合物發(fā)生淋溶,碳釋放較快,而后期水分可以增加分解者數(shù)量,促使碳進(jìn)一步釋放。氮添加在后期雖能促進(jìn)凋落物分解,但同時(shí)也會(huì)與木質(zhì)素結(jié)合生成難分解化合物,故氮處理間碳?xì)埩袈书g差異不顯著,木質(zhì)素作為凋落物中較難分解物質(zhì),隨著分解時(shí)間延長(zhǎng)逐漸在凋落物中富集。兩種凋落物中纖維素殘留率呈逐漸下降趨勢(shì),氮添加和增雨均有助于纖維素降解,而減雨抑制了纖維素降解。李吉玫等人研究同樣發(fā)現(xiàn)干旱條件下細(xì)根中纖維素出現(xiàn)了富集,增雨則降低纖維素殘留率,故水分對(duì)纖維素降解具有顯著影響[40]。降水是荒漠草原凋落物中物質(zhì)釋放的主要因素。

4 結(jié)論

綜上所述,凋落物經(jīng)過(guò)42個(gè)月分解,主要得出以下結(jié)論：(1) 降水對(duì)荒漠草原不同物種凋落物的影響具有差異,而氮沉降的作用不依賴(lài)于物種；(2) 氮沉降對(duì)荒漠草原凋落物分解具有正效應(yīng),降水量越大該效應(yīng)越強(qiáng),降水始終有利于凋落物中各物質(zhì)釋放,而分解后期氮沉降對(duì)其影響較弱；(3) 影響荒漠草原凋落物分解的主要因素為降水,其次是氮素,二者對(duì)凋落物分解具有協(xié)同作用。