（生态学专业论文）内蒙古典型草原与锡林河湿地植物群落枯落物分解的对比研究.pdf

内蒙古大学硕i ：论文 内蒙古典型草原与锡林河湿地植物群落 枯落物分解的对比研究 摘要 物质循环是生态系统最基本的特征之一。枯落物的分解是初级生产力所固 定的物质返回环境的主要过程。对森林和湿润草地生态系统枯落物的研究开展 较早，并取得深入的认识，而目前对干旱生态系统枯落的研究较少，尤其是对 亚洲大陆干旱草原区枯落物分解过程和机理认识有限。对同一区域内干湿生态 系统的对比研究鲜有报导。放牧强度是否对生态系统枯落物的分解存在影响尚 有争议。基于此上的认识，本文开展了对内蒙古典型草原与锡林河湿地植物群 落枯落物分解的对比研究。通过在不同退化恢复梯度的典型草原群落和不同水 文梯度的湿地群落枯落物原位分解实验，确定了各群落枯落物的分解速率，并测 定了不同时期枯落物分解过程中碳、氮、磷、木质素、纤维素和灰分含量。得 到如下结论： 1 本研究所采用的分解袋孔径( 7 0 目和1 0 0 目) 对枯落物分解的影响差异 不显著。土壤动物对枯落物的分解作用较小。 2 典型草原与河漫滩湿地不同植物群落的枯落物原始物质组成存在差异。 3 过度放牧条件下植物群落枯落物分解速率较低，但枯落物中总有机碳的 损失大于其它围封恢复群落。 4 河漫滩湿地干湿交替的变化加速了枯落物的分解，同时加快了磷元素的 释放。 内蒙古人学硕上论文 5 尽管分解前期( 0 - 7 5 天) 湿地植物群落的分解速率大于典型草原植物群 落，但长期的失重率却低于典型草原植物群落。此可说明典型草原生态系统的 物质周转率较湿地生态系统高。 6 无论是典型草原群落还是湿地群落，氮元素的周转速度都快于碳元素和 磷元素。说明两群落对氮的利用效率较高。冬季是枯落物中氮损失的主要时期。 7 依据典型草原枯落物分解失重率与时间的回归关系推测，典型草原枯落 物完全分解时间为2 4 年。而湿地中枯落物完全分解时间为2 5 1 年。由此可知， 湿地具有碳汇属性。 关键词：枯落物；原位分解；典型草原；湿地；锡林河 n 内蒙古大学硕十论文 c o m p a ra r i v es t u d yo nl i t t e rd e c o m p o s i t i o nb e t w e e nt h e t y p i c a ls t e p p ec o i m u n i t i e sa n dt h 匣w e t la n dc o m m u n i t i e s0 f l d j h er i v e r a b s t r a c t m a t e r i a lr e c y c l i n gi so n eo ft h em o s tb a s i cf e a t u r e so ft h ee c o s y s t e m l i t t e r d e c o m p o s i t i o n i st h em a i np r o c e s so ft h em a t e r i a lt h a ti sf i x e d b yp r i m a r y p r o d u c t i v i t yr e t u r n i n gt ot h ee n v i r o n m e n t t h es t u d yo nl i t t e rd e c o m p o s i t i o no ff o r e s t a n dh u m i dg r a s s l a n de c o s y s t e mh a sb e e nc o n d u c t e de a r l i e r , a n da l s oa c h i e v e dm o r e b r o a du n d e r s t a n d i n g a tp r e s e n t ，t h o s ek i n do fs t u d yo na r i da n ds e m i - a r i de c o s y s t e m i sl e s s ，e s p e c i a l l yi nt h ea s i a ns t e p p er e g i o n t h ep r o c e s sa n dm e c h a n i s mo fl i t t e r d e c o m p o s i t i o nh a so n l yg o tl i m i t e dk n o w l e d g e w h i l et h ec o m p a r a t i v es t u d yb e t w e e n t h ew e ta n dd r yh a b i t a ti nt h es a m er e g i o nh a sb e e nr e p o r t e dr a r e l y i ti sa l s o c o n t r o v e r s i a lo nt h ee f f e c t so fg r a z i n go nl i t t e rd e c o m p o s i t i o ni ns t e p p er e g i o n b a s e d o no u ru n d e r s t a n d i n ga b o v e ，t h i sp a p e rd e v e l o p e dt h ec o m p a r a t i v es t u d yo ft h el i t t e r d e c o m p o s i t i o nb e t w e e nt h ed e g r a d e d r e s t o r e dt y p i c a ls t e p p ec o m m u n i t i e sa n dt h e w e t l a n dc o m m u n i t i e si nx i l i nr i v e r ，i n n e rm o n g o l i a t h r o u g ht h ei n - s i t u d e c o m p o s i t i o ne x p e r i m e n t so n t h ed i f f e r e n tr e s t o r a t i o ng r a d i e n to ft h et y p i c a ls t e p p e c o m m u n i t i e sa n dt h ed i f f e r e n th y d r o l o g i c a lg r a d i e n to ft h ew e t l a n dc o m m u n i t i e s ，t h i s p a p e rd e t e r m i n e dt h ed e c o m p o s i t i o nr a t eo fe a c hc o m m u n i t ya n dm e a s u r e dt h e c o n t e n to fc a r b o n ，n i t r o g e n ，p h o s p h o r u s ，l i g n i n ，c e l l u l o s ea n da s hi nl i t t e ra td i f f e r e n t i i i 内蒙古大学硕1 ：论文 s t a g e s t h em a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h ee f f e c to ft h el i t t e rb a ga p e r t u r eu s e di nt h i ss t u d y ( 7 0m e s ha n d10 0m e s h ) o nl i t t e rd e c o m p o s i t i o nw a sn o ts i g n i f i c a n t t h er o l eo fs o i la n i m a l so nl i t t e r d e c o m p o s i t i o ni ss m a l l 2 t h e r ei sd i f f e r e n c ei no r i g i n a lm a t e r i a lc o m p o s i t i o no fl i t t e ro fd i f f e r e n t c o m m u n i t i e si nt y p i c a ls t e p p ea n dw e t l a n dc o m m u n i t i e s 3 t h er a t eo fl i t t e rd e c o m p o s i t i o ni nt h eo v e r g r a z e ds t e p p ec o m m u n i t yi sl o w e r ， w h i l et h el o s so ft o t a l o r g a n i c c a r b o ni nl i t t e ri s h i g h e rt h a n o t h e r s t e p p e c o m m u n i t i e s 4 a l t e r n a t i n gw e ta n dd r yh a sa c c e l e r a t e dl i t t e rd e c o m p o s i t i o n ，a l s od i d t h e c y c l eo fp h o s p h o r u si ne c o s y s t e m 5 a l t h o u g ha tt h ee a r l ys t a g e ( o 一7 5d ) o fd e c o m p o s i t i o nt h ed e c o m p o s i t i o nr a t e o fw e t l a n dp l a n tc o m m u n i t i e si sg r e a t e rt h a nt h et y p i c a ls t e p p ep l a n tc o m m u n i t i e s ， l o n g t e r mw e i g h tl o s sr a t ei sl o w e rt h a nt h et y p i c a ls t e p p ep l a n tc o m m u n i t i e s t h i s m a ye x p l a i nt h et u r n o v e rr a t eo ft h em a t e r i a lo ft h et y p i c a ls t e p p ee c o s y s t e mi sh i g h e r t h a nt h ew e t l a n de c o s y s t e m 6 w h e t h e rt y p i c a ls t e p p ec o m m u n i t i e so rw e t l a n dc o m m u n i t i e s ，t h et u r n o v e r r a t eo fe l e m e n tn i t r o g e nw a sf a s t e rt h a nt h ee l e m e n t a lc a r b o na n dp h o s p h o r u s t h i s s h o w st h a tt h eu s ee f f i c i e n c yo fe l e m e n tn i t r o g e no ft h et w oc o m m u n i t i e si sh i g h e r w i n t e ri sap r i m a r yp e r i o do ft h el i t t e rn i t r o g e nl o s s 7 a c c o r d i n gt o t h e r e g r e s s i o nr e l a t i o n s h i p o ft h et y p i c a l s t e p p e l i t t e r d e c o m p o s i t i o nw e i g h t l o s sr a t ea n dt i m e s p e c u l a t e d t h a tt h el i t t e r c o m p l e t e d i v 内蒙古大学硕l 论文 d e c o m p o s i t i o nt i m eo ft y p i c a ls t e p p ei s 2 4y e a r s ，b u ta c c o r d i n gt ot h er e g r e s s i o n r e l a t i o n s h i po ft h ew e t l a n dl i t t e rd e c o m p o s i t i o nw e i g h tl o s sr a t ea n dt i m es p e c u l a t e d t h a tt h el i t t e rc o m p l e t e dd e c o m p o s i t i o nt i m eo fw e t l a n di s2 5 1y e a r s i tc a nb es e e n t h a tw e t l a n dp o s s e s s e st h ea t t r i b u t eo fc a r b o ns i n k k e y w o r d s ：l i t t e r ；i n s i t ud e c o m p o s i t i o n ；t y p i c a ls t e p p e ；w e t l a n d ；x i l i n h er i v e r v 原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所 取得的成果。学位论文中儿引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等， 均已注明出处。除文章中引用的内容外，不包含任何其他人或集体已经发表或撰 写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人与集体，均已在文中以 明确方式标明。 学位论文作者签名：至量鱼 日期：腓一蜉 导师签名： 日期： 关于学位论文使用授权的声明 麟现簖 2 塑= 垒笸= z 2 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属内蒙古大 学。本人完全了解内蒙古大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或 向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权内蒙古大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位 论文或该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为内蒙古大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 学位论文作者签名：监 日期：拂 t - i f 导师签名： 月期： 嬲铆断 内蒙古大学硕士论文 引言 在陆地生态系统中枯落物的分解是最重要的生态过程之一。枯落物是植物立枯物和凋落 物的总和。枯落物的分解是指植物残体在生物和非生物作用下发生物理化学变化，植物中的 元素回归到环境的过程。这个过程包括物理化学分解和土壤生物作用。枯落物在生态系统中 的功能是多方面的。枯落物的存在会直接缓冲地表温度的变化，减少土壤水分的散失，进而 间接地影响植物种子萌发和幼苗的生长。最终影响群落的组成和格局( j o s e ，1 9 9 1 ；周道玮， 1 9 9 3 ) 。枯落物分解是陆地生态系统营养物质循环和能量流动的关键环节。植物固定的大部分 初级生产力以枯落物的形式回归到环境之中( a m y ，2 0 0 8 ) 。分解的过程因不同的生态系统而 有很大差异。 以往的研究多集中于森林生态系统和草本湿地生态系统，对枯落物分解的动态和机理取 得了较深入的认识( l e e ，2 0 0 2 ；武海涛，2 0 0 7 ) 。影响枯落物分解的因素主要是气候、枯落 物质量和土壤生物( l e e ，2 0 0 2 ；b a t i k ，2 0 0 0 ；b a t ，1 9 9 9 ) 。气候条件决定了净初级生产力、 水文季节变化、生物化学活性等，从而引起枯落物的获得量、所处环境的温湿条件、生物化 学反应速度的差异。一般而言，随着纬度降低、温度升高和降水增加，枯落物分解率较高， 枯落物周转快和枯落物积累较少。枯落物分解状况主要取决于气温和降水( 湿度) 的对比关系 ( 湿热比) ( b a t ，1 9 9 9 ) ，当温度湿度很高时，分解迅速；反之，分解缓慢( 武海涛，2 0 0 6 ) 。 氮含量、磷含量、木质素含量、纤维素和半纤维素含量、酚类物质含量、c n 、木质素n 、c p 等常常作为描述枯落物质量的指标，是制约分解的重要因素，同时也是表征分解速率的重 要指标。枯落物c n 被认为是表征枯落物分解速率的最理想指标( l e e ，2 0 0 2 ) 。木质素含 量和分解速率间表现出负相关关系，也已经被很多研究所证实( 武海涛，2 0 0 6 ；v e r h o e v e n ， 1 9 9 2 ：g e s s n e r ，1 9 9 4 ) 。同时，木质素氮比值和纤维素氮比值也被证明是分解的重要指标。 细菌、真菌和无脊椎土壤动物是目前研究的主要生物因子。在多数湿地中，细菌控制着枯落 物分解速率，其分解作用量占枯落物总流失量的9 0 ( b a t i k ，2 0 0 0 ) 。真菌主要对枯落物起 破碎作用( g e s s n e r ，1 9 9 4 ) ，改变枯落物物理、化学性质( 如通过菌丝使枯落物软化和破碎) ， 使枯落物更容易被食碎屑无脊椎动物所侵入。无脊椎动物参与枯落物分解主要通过粉碎、采 食枯落物直接参与分解和通过改变周围环境物理、化学和生物性质间接影响分解两种方式发 挥作用。在湿润的生态系统中枯落物分解是以生物降解为主导的过程。其它因素作用于土壤 生物而间接影响枯落物的分解( 杨曾奖，2 0 0 7 ) 。 内蒙古人学硕l - 论义 然而在干旱的生态系统，由于环境条件与湿润生态系统存在巨大差异，枯落物的分解过 程和其影响因素也随之改变。干旱半干旱区约7 5 的太阳辐射到达地表，高光强、高温和水 分条件的缺失，严重限制了群落中土壤生物的活动( g a l l o ，2 0 0 6 ) ，所以枯落物分解不再是 以生物因素为主导的过程。温度和水分对枯落物分解的作用也随之减少。此时光的降解作用 被突出。v e r on i c a ( 2 0 0 5 ) 等的研究表明，u v b ( u l t r a v i o l e tr a d i m i o nb ，中波红斑效应紫外 线，波长2 8 0 - 3 1 5n m ) 对枯落物的分解具间接和直接的作用。a m y ( 2 0 0 6 ) 的研究也说明在 干旱草地光降解是枯落物分解的最主要的途径，而生物降解不显著。光降解过程中的部分产 物可直接回归到大气之中，无需经过土壤分解阶段，其中紫外线的作用最明显。 干旱半干旱区覆盖了4 0 的陆地面积( a m y ，2 0 0 6 ) ，而湿地占了全球陆地碳库的1 2 - - 2 0 ( e s w a r a n ，1 9 9 5 ) ，作为重要碳库的草地，枯落物分解过程是控制陆地c 0 2 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( 吕宪国， 1 9 9 5 ) 。从1 9 5 5 年到1 9 9 5 年全球平均气温升高了0 2 0 3 ( h o u g h t o n ，1 9 9 5 ) 。全球变暖 会降低土壤碳储量，对全球碳循环形成正反馈( m i k o ，1 9 9 5 ) 。因此，研究枯落物分解的过 程有助于预测未来的环境变化，为我们的决策提供依据。干旱生态系统枯落物分解的研究主 要在南美的潘帕斯草原( g a l l o ，2 0 0 5 ；l a u r a ，2 0 0 6 ；a m y ，2 0 0 6 ) 、北美西部草原( k e m p 2 0 0 3 ，a n g e l i n a ，2 0 0 7 ) 和澳洲的荒漠( n o b l e ，2 0 0 8 ) ，对占大陆三分之一面积的欧亚草原 却鲜有报导( m a r c u s ，2 0 0 7 ) 。此外，对同一区域地带性典型草原植物群落和隐域性湿地植物 群落枯落物分解的对比研究及过度放牧对枯落物分解的影响目前亦开展较少。 基于此，本项研究作为内蒙古自然科学基金重点项目：“锡林河流域湿地生态系统健康评 价研究 ( n o 2 0 0 7 1 1 0 2 0 6 0 3 ) 中的一部分，我们开展了对内蒙古典型草原不同退化恢复群落 和内蒙古草原区较典型内陆河锡林河河漫滩湿地植物群落枯落物分解的对比研究，以期 探讨枯落物分解的动念和及其影响因素。拟解决下述科学问题：1 过度放牧对典型草原生态 系统枯落物分解和其物质组成的影响。2 湿地水文条件的差异是否会影响其枯落物的分解。3 不同生态系统枯落物分解过程是否存在差异。4 不同生态系统枯落物中主要元素的释放是否 存在差异。5 不同生态系统枯落物分解失重率与时间是否存在相关性。 2 内蒙古大学硕士论文 1 研究区自然条件、实验样地的概况及研究方法 1 1 研究区概况 研究区位于内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林河中游所在的白音锡勒牧场，该牧场位于东经 1 1 6 。0 5 1 1 7 0 0 57 ，北纬5 3 0 2 67 - 5 5 0 0 87 之间，南与赤峰市克什克腾旗，东与西乌珠穆沁旗相 连，东南毗邻大兴安岭余脉，西接灰腾梁玄武岩台地，全场面积3 8 0 3k m2 ( 王炜，1 9 9 6 ) 。 在中国气候区划上，锡林河流域属于中温带半干旱区，其气候类型属于大陆性中温带半干旱 草原气候，四季分明。春季由于多气旋过境，常有大风，夏季气候暖湿，而秋冬季受蒙古高 压的控制，寒冷干燥。本区年降水量约3 5 0m i l l ，集中在6 - 9 月，占全年降水量的8 0 左右。 本区年平均气温为0 1 ，气温年较差和日较差较大。在一年中，有5 个月的月平均气温都低 于o ，其中最冷月( 1 月) 平均温度为2 2 o ，极端最低为4 1 1 ，而最热月( 7 月) 平均 温度为1 8 3 ，极端最高3 8 5 。2 1 0 的积温约为1 6 0 0 ，持续1 2 0 天左右。芝5 的积温 约为2 1 0 0 ，无霜期1 0 0 天。研究区日照充分，年日照时数2 6 0 0 h 左右。 1 2 样地设置 1 2 1 典型草原植物群落 典型草原植物群落设于白音锡勒牧场和益乌拉分场的锡林河二级阶地与丘陵坡麓之间， 属中国科学院内蒙古草地生态系统定位研究站退化恢复研究样地，地理坐标为4 3 0 3 87 n ， 1 1 6 0 4 27 e ，海拔1 1 8 7 m 。地势微倾斜，地表较平整。土壤为典型栗钙土，具备显域生境的基 本条件。 1 9 8 3 年围封的退化群落恢复样地：该样地围封时为严重退化的冷篙( a r t e m i s i af r i d i d a ) + 糙隐子草( c l e i s t o g e n e ss q u a r r o s a ) 群落，属于羊草( l e y m u sc h i n e s e ) + 大针茅( s t i p ag r a n d i s ) 草原的严重退化变体，经过2 5 年的恢复，现已恢复到原来的羊草+ 大针茅群落。面积 6 0 0 * 4 0 0m 2 。以下简称为退化恢复2 5 年群落。 1 9 9 6 年围封的退化群落恢复样地：该样地是上一围栏样地外的南端向南延伸8 0m 围封 而成，与上一样地具有原生群落和生境的一致性，围封时的群落状态也相似，不同之处在于 两个样地的开始恢复时问相差1 3 年。面积8 0 * 4 0 0m 2 ，以下简称为退化恢复1 2 年群落。 内蒙古人学硕i ：论文 严重退化群落：恢复样地围栏外仍为严重退化群落的草原生态系统，为冷篙+ 糙隐子草群 落。因只有一条围栏相隔，故与上两个样地在生境条件上基本一致。 1 2 2 湿地植物群落 湿地植物群落位于锡林河流域中游的高河漫滩。面积4 0 x 9 0 m 2 ，地理坐标为4 3 0 2 67 - 4 4 0 0 8 n ，1 1 6 0 0 4 1 1 7 。0 5 e ，海拔1 1 8 9 m 。样地呈碟状，中间低四周高。土壤中存在潜育化层，部 分地段存在季节性淹水。随相对高程的变化，样地内植物群落由低到高呈明显的条带分布。 各群落的水文条件存在明显的不同。根据样地内微地形变化和水文状况，选取以下群落进行 枯落物分解实验： 问荆群落：该样地处于相对位置最高，无淹水时间，但存在土壤水饱和期。生长季初为 问荆( e q u i s e t u ma r v e n s e ) + 木贼( e q u i s e t u mh y e m a l e ) 群落。 散穗早熟禾群落：该样地处于中间部位，生长季无淹水期，但冬春季河冰可覆盖至此。 土壤水饱和期长于问荆群落。植被为散穗早熟禾( p o as u b f a s t i g i a t a ) + 水甜茅( g l y c e r i a t r i f l o r a ) 群落。 水甜茅群落：该样地处于最低位置，生长季中存在较长时间淹水期。植被为水甜茅+ 散穗 早熟禾群落。 1 3 研究方法 1 3 1 植物群落调查 2 0 0 7 年6 月中旬，在典型草原的三个研究区，退化恢复2 5 年群落做2 0 个平行样方，面 积l x l l n 2 ，退化恢复1 2 年群落和严重退化群落各做1 0 个平行样方，面积l l m 2 。湿地由于 种群密度大，再加上物种丰富度高，因此在所研究的三个群落内分别各做3 个平行样方，大 小均为2 5 x 2 5 c m 2 。记录每个样方内的物种组成、每个物种的营养枝和生殖枝高度、株丛数以 及地上生物量。 1 3 2 枯落物分解袋的设置及分解速率的测定 枯落物分解采用分解袋法：分解袋由孔径7 0 目( 0 2 1 2 m m ) 、1 0 0 目( o 1 4 9 m m ) 尼龙网袋 制成，规格为3 0 x 2 0 c m 。 4 内蒙古大学硕士论文 2 0 0 7 年6 月中下旬在典型草原的三个群落退化恢复2 5 年群落、退化恢复1 2 年群落、严 重退化群落中地势平坦人为干扰较小的地方，每个群落内分别各做8 个l l m 2 的样方( 共2 4 个) 。在锡林河湿地的三个群落问荆群落、散穗早熟禾群落和水甜茅群落中人为干扰较小的地 方，每个群落内分别各做8 个2 5 x 2 5 c m 2 的样方( 共2 4 个) 。分别称鲜重后先在1 0 5 c 下杀青 1 5 分钟( 测木质素和纤维素所需) ，之后在6 5 下烘干至恒重。剪成1 5 c m 的小段，混合均 匀后保留足够样品在实验室内进行化学分析；将剩余的样品分别装入尼龙袋，每个群落7 0 目 和1 0 0 目分解袋每期分别做3 个重复，分8 期回收。 于2 0 0 7 年6 月3 0 同将分解袋随机投放到取样小区，去掉地表枯落物，之后将分解袋平 铺于地表，用筷子固定四角，让其在自然状态下分解。分解袋投放后的1 5 天、3 0 天、4 5 天、 6 0 天、7 5 天、3 0 0 天、3 3 0 天和3 6 0 天，每个群落7 0 目和1 0 0 目分别各取3 袋共3 6 袋，带 回实验室拣出植物根系、泥土等杂质，7 0 摄氏度烘干至恒重称重，计算失重率和分解速率。 1 3 3 植物枯落物样品的前处理 每期分解袋回收烘干之后将每组的重复样品混合，在可变速高速旋转粉碎机( 德国r e t s c h r m l 0 0 ) 上磨碎，一部分植物样品过0 2 5 m m 筛，以测定样品中木质素、纤维素和灰分；一 部分植物样品过0 1 4 9 m m 筛，以测定样品中总有机碳、总氮以及总磷。 1 3 4 枯落物分解残留物中元素含量测定 1 3 4 1 枯落物分解残留物中总有机碳( t o t a io r g a n i cc a r b o n 。t o e ) 含量测定 用万分之一天平称取过1 0 0 目( 0 1 4 9 m m ) 筛的植物样品约1 0 m g ，放入仪器要求的小杯 子内，之后在称好样的小杯子内加入5 m 1 0 8 的h c l 溶液，静置半小时，待总无机碳( t o m l i n o r g a n i cc a r b o n ，t i c ) 全部赶走后放入1 0 5 的烘箱内烘3 h ，即将h c l 溶液彻底烘干。之 后用总有机碳测定仪( 德国元素l i q u it o c ) 测定枯落物的总有机碳含量。 1 3 4 2 枯落物分解残留物中总氮( i o t a in i t r o g e n ，t n ) 含量测定 枯落物分解残留物中总氮( t n ) 的含量采用凯氏定氮法测定。用万分之一天平称取过l 0 0 目( 0 1 4 9 m m ) 筛的植物样品约1 0 0 0 0 9 ，先在消化炉上消煮，之后在半微量蒸馏式凯氏定 氮仪上测定总氮( t n ) 的含量。 5 内蒙古人学硕上论文 1 3 4 3 枯落物分解残留物中总磷( t o t a i p h o s p h o r u s t p ) 含量测定 枯落物分解残留物中总磷( t p ) 含量的测定采用h 2 s 0 4 h 2 0 2 高温消解，钼锑钪分光光 度法测得。 1 3 5 枯落物分解残留物中酸性纤维素和酸性木质素及灰分含量的测定 1 3 5 1 枯落物分解残留物中酸性纤维素含量的测定 用万分之一天平称取过0 2 5 m m 筛的植物样品l g ，之后在纤维素测定仪( 意大利v e l p f i w e 6 ) i - i 贝! l 定枯落物酸性纤维素的含量。 1 3 5 2 枯落物分解残留物中酸性木质素含量的测定 用万分之一天平称取过0 2 5 r a m 筛的植物样品1 9 ，之后在纤维素测定仪( 意大利v e l p f i w e 6 ) _ l 钡, t j 定枯落物分解残留物中酸性木质素的含量。 1 3 5 3 枯落物分解残留物中灰分含量的测定 把测完酸性木质素的残留物在马氟炉中5 5 0 下灰化2 h 之后，在干燥器中冷却，称重， 计算不溶性狄分的含量。 1 3 6 地温、土壤含水率、氧化还原电位及枯落物含水量的测定 1 3 6 1 地温的测定 于2 0 0 7 年8 月初分别于典型草原和锡林河湿地埋设h o b ou 1 2 s t a i n l e s st e m pl o g g e r 自 计式地温计，用以测定分解期间的地温。 1 3 6 2 土壤含水率的测定 投放分解袋之前以及每期回收分解袋的同时都在各个点取土样，每期每个群落都做三个 重复，取到o 1 0 c m ，装铝盒带回实验室称鲜重，之后在1 0 5 c 下烘2 4 h ，再称干重和铝盒重， 计算土壤含水率。 6 内蒙古大学硕 ：论文 1 3 6 3 土壤氧化还原电位的测定 于2 0 0 8 年7 月中旬分别测定典型草原不同群落以及锡林河湿地不同群落的氧化还原电位 值( 利用h a n ah 1 9 8 1 2 0w a t e r p r o o fo r p 笔式数显氧化还原电位测定仪进行测定) 。 1 3 6 4 枯落物含水量的测定 每次回收分解袋时，在去除杂质后，测量分解残留物的湿重。之后将其与烘干重量相比， 比值即为枯落物的含水量。 7 内蒙古人学硕上论文 2 数据分析 所有数据均在o f f i c ee x c e l 中处理。数据分析之前所有百分比数据经过平方根反正弦 转换，变换的目的主要是满足方差分析中方差齐性的要求，同时对正态性以及可加性的要求 都可得到较好的满足。用方差分析( a n o v a ) 确定不同样地不同群落之间以及不同样地不同 群落不同分解袋目数之间分解速率、总氮( t n ) 、总磷( t p ) 、总有机碳( t o c ) 、c n 比以 及c p 比之间随时问变化的差异。 8 内蒙古人学硕上论文 3 结果与分析 3 1 不同大小网孔分解袋之间枯落物物质组成差异 不同大小网孔分解袋放置在相同样点上，其温度、湿度和微生物条件相同，但限制了不同 类型( 体宽大小) 土壤动物的进入。因此，不同大小网孔分解袋中枯落物的分解速率能够反映 不同类型土壤动物对枯落物分解的影响。通常，分解袋孔径为1 0 0 目时，只有小型土壤动物可 以进入分解袋中参与分解，而分解袋孔径为7 0 目时，部分中型土壤动物也可以进入分解袋内 ( 武海涛，2 0 0 6 ) 。 随着分解时间推移，不同网孔大小的分解袋之间，无论是分解速率还是物质组成，差异 都不显著( 表3 1 ) ，即7 0 目和1 0 0 目这两个网孔孔径对各植物群落枯落物分解速率没有影 响。这有可能是土壤动物对分解的作用很小；或者，两种大小土壤动物的分解效率相近；或 者土壤动物只是在特定的时间段中起作用。因此，在对测定数据进行统计分析时均将上述两 个孔径的分解袋作为实验重复。 表3 1 不同网孑l 分解袋之间枯落物物质组成差异显著性概率( p ) 表 t a b l e 3 1l i t t e rm a t e r i a lc o m p o s i t i o ns i g n i f i c a n c ed i f f e r e n c ep r o b a b i l i t y b e t w e e nd i f f e r e n tm e s h 注：p 0 0 5 差异显著p 一苗一ph山一 一c一嘲如莨缸督山b 8765，3210 oooo0000 摹旨co苫oo qi葛一3j口iu兽j 96一螂如食罢帐喀* + 退化恢复2 5 年群落 一退化恢复1 2 年群落 。j vvv 内蒙古人学硕j ：论文 分解时间d e c o m p o s i t i o mt i m e 图3 6 典型草原不同群落之间枯落物中灰分相对含量的差异 f i g 3 6r e l a t i v ec o n t e n to f l i t t e ra s hd i f f e r e n c e s a m o n gd i f f e r e n tc o m m u n i t i e si nt y p i c a ls t e p p e j ，j l 。1 一一，一。 1 j 【_ j 分解时f 司d e c o m p o s iti o nti m e 图3 7 典型草原不同群落之间枯落物中纤维素相对含量的差异 f i g 3 7r e l a t i v ec o n t e n to fl i t t e rc e l l u l o s ed i f f e r e n c e s a m o n gd i f f e r e n tc o m m u n i t i e si nt y p i c a ls t e p p e 心j 心j 秽 心妒心拶心j 心 心j 萨 7 6 5 4 3 2 1 o o o o n u o o n v 摹v芒。若ou o a i 堇2 l i s 一j6一嘲如莨罢奄 8 7 6 5 4 3 2 1 o o 0 0 o o o o o 摹_)芒旦二oo o人l苗一aj ooin=qu 一9l一嘲如莨罢帐桀葑 ：2 1 2 0 0 10 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 0 内蒙古人学硕l ：论文 + 退化恢复2 5 年群落 一钆 钆a a - 一、一k 。7 。j 。萨 分解时间d c c o m p o s o t i o nt i m e 图3 8 典型草原不同群落之间枯落物中相对c p 比的差异 f i g 3 8r e l a t i v er a t i oo fl i t t e rc k pd i f f e r e n c e s a m o n gd i f f e r e n tc o m m u n i t i e si nt y p i c a ls t e p p e 。 vv。 分解时间d e c o m p o s i t i o nt i m e 图3 9 典型草原不同群落之间枯落物中相对c n 比的差异 f i g 3 。9r e l a t i v er a t i oo fl i t t e rc nd i f f e r e n c e s a m o n gd i f f e r e n tc o m m u n i t i e si nt y p i c a ls t e p p e o一荟oi互ogdu d a d u 订田督 拶 ou一0u一0u一uonu一 o uo，65叶j，-1 k 心拶 山 心萨心姆 。一=i墨 ol苗ia配 d u 苦n u 莨娶 拶 拓 内蒙古大学硕l ：论文 + 退化恢复2 5 年群落 。 j 。j j 。 o 7 o 6 o 5 0 4 0 3 o 2 o 1 o o 1 分解时间d e c o m p o s i t i o nt i m e 图3 1 0 典型草原不同群落之间枯落物中相对木质素n 比的差异 f i g 3 i or e l a t i v er a t i oo f l i t t e rl i g n i n nd i f f e r e n c e s a m o n gd i f f e r e n tc o m m u n i t i e si nt y p i c a ls t e p p e 246 分解时间d e c o m p o s i t i o n 退化恢复25 年群落 退化恢复1 2 年群落 严重退化群落 线性( 退化恢复2 5 年 群落) 线性( 退化恢复1 2 年 群落) 线性( 严重退化群落) 图3 1 1 典型草原不同群落之间枯落物分解失重率与时间的回归关系 f i 9 3 1 1t h er e g r e s si o nr e l a ti o n s h i po fw e i g h tl o s sr a t ea n d t i m ea m o n gd i f f e r e n tc o m m u n i t i e si nt y p i c a ls t e p p e 1 7 o 8 6 4 2 o l 妒 。一- 臣 oi苗石配f、多tiiu兽一 翟n帐峰莨罢 一 o1 e mn 6 1 9 5 o_暑o_【p二等。事 9 6 钟帆 内蒙古人学硕t ：论文 3 4 湿地植物群落枯落物分解特征 湿地三群落的水文条件存在明显的不同。散穗早熟禾群落在早春和夏季存在周期性的淹 水。水甜茅群落处于长期淹水的环境中。以上两群落在冬季被冰层覆盖。问荆群落无淹水时 期，冬季也无冰层覆盖。三群落的氧化还原电位存在显著性差异。说明水文条件的变化，影 响了群落土壤的氧化还原环境。在还原环境中，由于好氧微生物受到限制，枯落物的分解速 率将减缓。 湿地三群落前7 5 天的枯落物分解速率有所差异( 图3 1 2 ) ，说明水文变化对枯落物的分 解具一定的影响。但这种差异随分解时间的延长逐渐减小，说明水文的变化对新鲜的枯落物 影响较大，但对分解时间较长的枯落物的作用较小。水文的变化对枯落物中t o c 和t n 相对含 量的变化影响较小( 图3 1 3 ，图3 1 4 ) ，但对枯落物中t p 相对含量的变化影响较大( 图3 1 5 ) 。分解3 0 0 天后处于干湿交替状态中的散穗早熟禾群落t p 含量最低，且长期淹水的 条件下，枯落物中的t p 损失量要高于无淹水条件，说明湿地水文条件的干湿交替变化可能加 速了枯落物中磷的损失，此亦说明水文条件的变化将影响湿地生态系统中磷元素的生物地球 化学循环过程。 在湿地群落枯落物分解过程中，各群落枯落物中木质素相对含量、纤维素相对含量、灰 分相对含量、c p 比、c n 比、木质素n 比( 图1 6 ，图1 7 ，图1 8 ，图1 9 ，图2 0 ，图2 1 ) 都 呈现出上升趋势，因此，这些指标对湿地不同群落枯落物