紅樹林凋落物的分解規(guī)律及其影響因素

紅樹林凋落物的分解規(guī)律及其影響因素目錄114921引言 6280141.1國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 6170871.1.1紅樹林的生態(tài)功能和碳匯 617791.1.2紅樹林凋落物的功能 648781.1.3紅樹林凋落葉對(duì)物質(zhì)循環(huán)的貢獻(xiàn) 7135691.2研究背景及意義 7192131.3研究?jī)?nèi)容 8269251.3.1樣地概況 8128511.3.2技術(shù)路線 9246712材料與方法 981472.1凋落葉表面形態(tài)分析 94738（1）實(shí)驗(yàn)材料與試劑 914978（2）實(shí)驗(yàn)方法 9186302.2凋落葉失重分析 1014305（1）實(shí)驗(yàn)材料與試劑 1022221（2）實(shí)驗(yàn)方法 10183002.3凋落葉元素釋放分析 115764（1）實(shí)驗(yàn)材料與試劑 1127101（2）實(shí)驗(yàn)方法 11156223結(jié)果和分析3.1凋落葉表面形態(tài)分析 11311653.1.1凋落葉形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)觀察 11209763.1.2凋落葉解剖學(xué)結(jié)構(gòu)觀察 12323223.2凋落葉失重分析 13314213.2.1凋落葉片質(zhì)量變化情況 13163193.2.2凋落葉片質(zhì)量損失速率分析 14193593.3凋落葉元素釋放情況 15229213.3.1凋落葉分解過程中元素釋放的動(dòng)態(tài)變化 15198683.3.2凋落葉分解質(zhì)量損失與元素釋放含量相關(guān)性分析 17165414結(jié)論 18163525展望 1910101參考文獻(xiàn) 2013834致謝 22摘要：紅樹林生態(tài)系統(tǒng)具有生產(chǎn)力高，固碳能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可有效減緩全球氣候變暖帶來的問題。其固碳過程主要包括兩個(gè)方面：一方面通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，將碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物儲(chǔ)存起來；另一方面是通過凋落物的分解，將碳固定在土壤中保存。然而，目前紅樹林凋落物的分解保存機(jī)制尚不明確。因此，本研究通過野外分解實(shí)驗(yàn)，結(jié)合室內(nèi)形態(tài)學(xué)觀察、元素分析等方法，研究濱海紅樹林凋落葉的分解規(guī)律，探究紅樹林濕地土壤有機(jī)碳的保存機(jī)制。經(jīng)過4個(gè)月的分解實(shí)驗(yàn)，我們研究了不同埋藏深度海蓮凋落葉的分解對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)，主要結(jié)論如下:相同分解時(shí)間下，凋落葉失重速率隨埋藏深度增加而減??；（2）凋落葉的分解會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)物質(zhì)，其中碳的含量最高，對(duì)土壤的貢獻(xiàn)最大，其次是硫，氮最少；凋落葉有機(jī)物的釋放速率呈現(xiàn)前期10月份較高，后期12月份降低的趨勢(shì)；（3）Pearson相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，紅樹林凋落葉分解過程中碳的釋放量與氮的釋放量極顯著正相關(guān)；表層凋落葉釋放的碳、氮與凋落葉的質(zhì)量損失呈極顯著的負(fù)相關(guān)；底層凋落葉中氫與凋落葉的質(zhì)量損失呈顯著負(fù)相關(guān)。本研究揭示了紅樹林海蓮葉片在土壤中的分解規(guī)律及其元素的釋放特征，有助于人們深刻理解凋落葉分解對(duì)土壤碳庫(kù)的貢獻(xiàn)，為科學(xué)探究紅樹林的固碳機(jī)制提供理論數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：紅樹林生態(tài)系統(tǒng)；固碳；凋落物；分解1引言1.1國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展紅樹林的生態(tài)功能和碳匯紅樹林主要分布在熱帶、亞熱帶地區(qū),具有強(qiáng)大的生態(tài)功能和豐富的生態(tài)服務(wù)價(jià)值,主要表現(xiàn)在：可保護(hù)海岸地貌，為無脊椎動(dòng)物、魚類和鳥類提供棲息地（彭輝武等，2011）；形成天然的海岸防護(hù)林，抵擋風(fēng)浪保護(hù)海岸線；還能吸收海洋污染物，凈化海水；推動(dòng)碳循環(huán)，可以固碳儲(chǔ)碳。而這些功能中尤為重要的是在全球海陸碳循環(huán)的地位,紅樹林因此被認(rèn)為是固碳最有效的海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)（彭聰姣等，2016）。這一作用針對(duì)全球氣候變暖，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每個(gè)單位面積的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)固定二氧化碳的能力相當(dāng)于熱帶雨林的50倍。紅樹林凋落物的功能紅樹林凋落物是指紅樹植物細(xì)胞分解凋亡后產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)，包括落葉、枯枝、果實(shí)等，凋落物的分解過程是一個(gè)復(fù)雜的物理破碎和化學(xué)反應(yīng)的過程，伴隨著有機(jī)物質(zhì)的產(chǎn)生和能量的釋放。紅樹林調(diào)落物種類組成多樣，其中最主要的組成成分是葉凋落物，占總量的比例在34%~86.16%之間，其次是枝和繁殖體凋落物，占總量的比例分別為0.14%~38.9%、1.8%~44.8%（王銳萍等，2006）。紅樹林凋落物的物質(zhì)成分也很豐富，主要都是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括粗脂肪、粗蛋白、無氮浸出物、可溶性糖以及單寧等易淋溶易分解的化合物，當(dāng)然還包括木質(zhì)素、纖維素等難淋溶難分解的大分子物質(zhì)。在分解過程中，大分子蛋白質(zhì)能夠被轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，這一過程提升了潮間帶生物對(duì)凋落物的利用率。由于凋落物變得更容易被海洋生物所吸收利用，因此它成為了沿海河口區(qū)域中碎屑消費(fèi)者的關(guān)鍵食物來源，進(jìn)而為沿海河口區(qū)域的漁業(yè)資源利用與開發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（彭少麟等，2002）。紅樹林凋落物在森林生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位，其作用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是對(duì)碳循環(huán)和土壤有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)。紅樹林凋落物的分解過程在森林碳循環(huán)中起到關(guān)鍵作用，有機(jī)物中的元素通過凋落物的分解釋放到土壤中，進(jìn)而經(jīng)過土壤微生物的分解利用歸還到大氣中，碳量的顯著變化甚至可以作為全球碳預(yù)算的指標(biāo)。同時(shí)，紅樹林凋落物也是濕地沉積物有機(jī)質(zhì)的一個(gè)重要來源，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的形成起著十分重要的作用。二是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的多重保護(hù)功能。紅樹林凋落物對(duì)總初級(jí)生產(chǎn)力的高貢獻(xiàn)值達(dá)30%~60%，顯示了其在河口乃至整個(gè)近海生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)中的重要組成部分。此外，紅樹林枯枝落葉層作為“有機(jī)物質(zhì)庫(kù)”，儲(chǔ)存并釋放礦質(zhì)元素，為植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分。紅樹林凋落物還能蓄留降水，降低雨滴對(duì)土壤的沖擊力，保護(hù)土層，防止地表徑流，減少地面蒸發(fā)。同時(shí)，它還有助于改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤滲透性，并豐富土壤中的微生物群落物種多樣性（盛華夏，2009）。1.1.3紅樹林凋落葉對(duì)物質(zhì)循環(huán)的貢獻(xiàn)紅樹林凋落葉在物質(zhì)循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用，尤其是在碳（C）、氮（N）和硫（S）等元素的生物地球化學(xué)循環(huán)中。這些凋落葉通過微生物分解過程，將有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可被其他生物利用的形式，從而促進(jìn)了能量和養(yǎng)分的流動(dòng)。其中影響最大的當(dāng)屬碳循環(huán)，樹林濕地土壤的有機(jī)碳，其來源既有外部輸入，也有內(nèi)部產(chǎn)生，特別是植物凋落物的分解與生成，對(duì)土壤有機(jī)碳的累積起到了關(guān)鍵作用。不容忽視的是，土壤有機(jī)碳庫(kù)堪稱全球最大的碳庫(kù)之一。該碳庫(kù)的分解轉(zhuǎn)化過程及其儲(chǔ)存機(jī)制，對(duì)調(diào)節(jié)大氣中的碳濃度，乃至影響全球氣候變暖的趨勢(shì)，都具有十分重要的作用。紅樹林凋落葉作為重要的碳源，它們通過分解過程有大量的二氧化碳（CO2）釋放出來，同時(shí)也為土壤提供了有機(jī)碳。紅樹林生態(tài)系統(tǒng)因其獨(dú)特的潮汐環(huán)境，導(dǎo)致土壤內(nèi)部的碳分解速率緩慢，使得紅樹林成為重要的海岸帶“藍(lán)碳”生態(tài)系統(tǒng)，在全球碳循環(huán)中扮演著重要角色（陳小花等，2020）。

當(dāng)然，碳循環(huán)還受其他元素循環(huán)的影響，相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)和氮循環(huán)的耦合作用，具體循環(huán)過程為氮循環(huán)：在凋落葉的分解階段，微生物通過固氮、硝化、反硝化和氨化等一系列反應(yīng)，積極介入氮的轉(zhuǎn)化與循環(huán)過程，這些反應(yīng)對(duì)保持紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的氮素平衡具有極其重要的意義。還有紅樹林中的固氮微生物與植物根系共生作用也是推動(dòng)了氮循環(huán)的過程。硫循環(huán)：紅樹林沉積物中的硫循環(huán)微生物活躍，影響硫元素的遷移和轉(zhuǎn)化，對(duì)土壤元素組成及微生物群落多樣性都有一定影響。1.2研究背景及意義紅樹林作為典型的濱海藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng),具有較高的儲(chǔ)碳能力,能夠有效緩解大氣CO2上升的負(fù)面影響，在碳循環(huán)中扮演重要角色。研究凋落物在紅樹林濕地土壤中的分解規(guī)律，了解其分解的效率對(duì)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)的輸入與輸出的影響，了解碳庫(kù)以實(shí)現(xiàn)碳儲(chǔ)存對(duì)大氣降溫效果和減緩氣候變化等方面具有重要意義。對(duì)土壤碳庫(kù)的源與匯平衡有重要意義，有助于提高對(duì)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的認(rèn)識(shí)

，更有利于增強(qiáng)人們對(duì)紅樹林固碳過程的認(rèn)識(shí)，以此提高對(duì)紅樹林生態(tài)功能的重視，引導(dǎo)人們對(duì)紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和減少碳排放，為全球氣候變化的減緩提供解決方案（王振海，2016）。1.3研究?jī)?nèi)容紅樹林凋落葉分解的研究在國(guó)外已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注和研究，主要涉及澳大利亞、美國(guó)佛羅里達(dá)、南非、泰國(guó)等熱帶地區(qū)。相比之下，國(guó)內(nèi)的相關(guān)報(bào)道較為少見（黃立南等，2001）。本實(shí)驗(yàn)以海南東寨港紅樹林中海蓮為研究對(duì)象，進(jìn)行為期三個(gè)月以上的凋落葉分解實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)腐葉的形態(tài)學(xué)觀察及失重率計(jì)算，采用元素分析法，旨在探究紅樹林凋落物的分解規(guī)律及其影響因素，以此探討有機(jī)碳的循環(huán)過程及其對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)的影響。埋藏深度對(duì)紅樹林凋落葉分解有一定的影響，也是相比其他影響因素而言比較好控制的變量，埋藏深度的不同也反映了光強(qiáng)的影響。因此本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)比同一季度內(nèi)不同深度的海蓮凋落葉的質(zhì)量損耗以及表層底層土壤中有機(jī)物元素的測(cè)定，以此探究紅樹林凋落物分解的規(guī)律及影響因素。1.3.1樣地概況本研究選擇的樣點(diǎn)地：海南東寨港紅樹林保護(hù)區(qū)（DZ），該區(qū)域位于110°32'~110937'

E,

19951'~20°10'

N，地處低緯度熱帶，擁有獨(dú)特的熱帶季風(fēng)氣候。這里的年均氣溫穩(wěn)定在23.8°C，陽(yáng)光普照，年降水量也十分充沛。氣候特點(diǎn)鮮明，分為旱季和雨季，雨季伴風(fēng)。（張苗苗等，2024），海南東寨港紅樹林自然保護(hù)區(qū)具有我國(guó)面積最大的沿海灘涂森林，地處淡水和海水交界區(qū)域。采樣區(qū)域漲潮時(shí)水深不足1m,主要地貌類型為濱海堆積平原，沉積物中主要成分為堆積的細(xì)沙和粉細(xì)砂。海南東寨港紅樹林是海南東寨港國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的一部分，除此之外，區(qū)內(nèi)生物種類多樣，生產(chǎn)力較高，是熱帶、亞熱帶海岸帶海陸交錯(cuò)區(qū)生產(chǎn)能力最高的海洋生態(tài)系統(tǒng)之一，在凈化海水、防風(fēng)消浪、維持生物多樣性、固碳儲(chǔ)碳等方面發(fā)揮著極為重要的作用（HuYangetal.,2021）。海南東寨港保護(hù)區(qū)內(nèi)擁有多樣化的紅樹林種類，包括君子科的欖李屬、紫金?？频耐┗?、海桑科的海桑、馬鞭草科的白骨壤，以及楝科的木果楝等多種植物。這些豐富的紅樹林種類，為保護(hù)區(qū)增添了獨(dú)特的生態(tài)多樣性。經(jīng)過篩選決定以紅蓮屬的海蓮葉凋落物作為研究材料，海蓮葉凋落物產(chǎn)量大，些許的損失不會(huì)對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過程造成太大影響，另外，葉片大小適中易于套入尼龍網(wǎng)袋方便控制實(shí)驗(yàn)的變量，根系主要為板狀根較為集中，附近土壤易于挖埋，樹干生長(zhǎng)區(qū)域隱蔽，實(shí)驗(yàn)期間不易受外在因素干擾。1.3.2技術(shù)路線圖1技術(shù)路線圖Figure1Technologyroad2材料與方法2.1凋落葉表型觀察（1）實(shí)驗(yàn)材料與試劑海蓮葉片、分析天平、超純水、尼龍網(wǎng)袋（15cm×10cm）、鏟子、橡膠手套、體視顯微鏡、普通光學(xué)顯微鏡（2）實(shí)驗(yàn)方法設(shè)置不同的處理組，包括對(duì)照組，以觀察凋落葉分解的變化情況。對(duì)采集到的海蓮凋落葉進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，超純水洗凈污垢后稱重，確保所有樣品按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理，以便后續(xù)比較，具體步驟如下：（1）收集地面新鮮剛落的海蓮葉片（剔除有分解痕跡的凋落葉）,超純水洗凈；（2）風(fēng)干后裝入非降解的凋落物網(wǎng)袋(樣袋為尼龍網(wǎng)袋,大小為15cm×10cm,孔徑為1mm)中,每袋裝入3片大小相近的凋落葉,選取3塊小樣地，（3）凋落物袋模擬自然狀態(tài)分散平放在所選樣塊內(nèi)，輕輕除去地表的凋落物層,每塊樣地0~5cm及10~15cm深度各放入一個(gè)凋落物網(wǎng)袋，每一塊樣地有三個(gè)重復(fù)組（周長(zhǎng)劍等，2024）。于2023年8月將凋落物袋埋藏于東寨港的海蓮根系周圍,讓凋落物自然分解。（4）查詢好潮汐表動(dòng)態(tài)，每?jī)蓚€(gè)月從每一樣塊的不同深度中取出3袋，即一次回收6袋凋落物樣品,將腐葉用超純水仔細(xì)洗凈，清除泥沙、活植物根系、土壤動(dòng)物及蟲屎等雜質(zhì)后，在65℃條件下烘干至恒重，并保存好樣品（林鵬等，2001）。（5）顯微鏡觀察：將制作好的葉片切片放置在載玻片上，使用體視顯微鏡的立體觀察功能，從不同角度觀察葉子的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。注意觀察葉脈的分布、細(xì)胞的形狀和氣孔等結(jié)構(gòu)特征，并記錄下葉子的主要特征，包括顏色、紋理、葉脈結(jié)構(gòu)等。條件允許，可以使用相機(jī)或攝像功能記錄下觀察到的圖像，以便后續(xù)分析和比較。2.2凋落葉失重分析（1）實(shí)驗(yàn)材料與試劑海蓮葉片、超純水、分析天平（2）實(shí)驗(yàn)方法用分析天平確定凋落葉的初始質(zhì)量和最終質(zhì)量：用凋落葉的初始質(zhì)量（M0）和經(jīng)過一段時(shí)間分解后的最終質(zhì)量（Mt）計(jì)算質(zhì)量損失率（周長(zhǎng)劍等，2023），質(zhì)量損失率是通過比較初始質(zhì)量和最終質(zhì)量的差異來計(jì)算的。具體的計(jì)算公式為：Rt=(M0-Mt)/M0×100%每個(gè)月都記為30天，D?t為分解的天數(shù)，每?jī)蓚€(gè)月凋落葉重量損失速率（Vt）計(jì)算公式（何偉等，2013）具體如下：Vt=(M0?Mt)/M0×100%/D?t2.3凋落葉元素釋放分析（1）實(shí)驗(yàn)材料與試劑元素分析儀（德國(guó)Elementar公司,varioELcube）、離心管（Labserv，China）、離心機(jī)（湘儀，China）、小錫舟、鋁盒、分析天平、土壤采樣器，烘箱，研缽，篩網(wǎng)（80目）等（2）實(shí)驗(yàn)方法元素分析儀的基本原理是測(cè)定樣品中各元素的含量，從而確定化合物的具體組成。通常的操作步驟包括將樣品加熱到高溫，促使其分解成氣體或液體形態(tài)，隨后運(yùn)用不同的方法來測(cè)量樣品中各元素的含量。（王巧巧等，2013）。包錫舟是一種樣品包裝材料，主要用于有機(jī)元素分析儀測(cè)試碳（C）、氫（H）、氮（N）、硫（S）等含量，作用在于包裹固體樣品，以便在分析過程中保護(hù)樣品不受損害，同時(shí)也確保樣品的均勻性和代表性。通常選用錫紙作為包裝材料，是因?yàn)殄a具有良好的耐腐蝕性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，適合用于高溫條件下。本研究使用SPSS26和Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析。為了比較數(shù)據(jù)間的差異性，我們采用了雙因素方差分析（Pearson）。同時(shí)，我們運(yùn)用Origin22.0軟件來制作相關(guān)的圖表。3材料與方法3凋落葉表面形態(tài)分析3.1凋落葉形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)觀察圖2表層土壤海蓮凋落葉隨時(shí)間分解情況Figure2Decompositionofsealotusleavesinsurfacesoilovertime圖3底層土壤海蓮凋落葉隨時(shí)間分解情況Figure3Decompositionofsealotusleavesinbottomsoilovertime圖2和圖3是肉眼下觀察到的腐葉分解情況，從凋落葉的顏色來看，隨著時(shí)間變化，凋落葉由棕黃色變?yōu)榛疑?，可以表明葉綠素逐漸分解，凋落葉分解程度增加。從凋落葉表皮完整程度來說，隨著時(shí)間變化，凋落葉表皮由光滑變?yōu)榘櫩s，葉片由圓潤(rùn)變?yōu)闅埲?，放在掌心可以直觀感受到腐葉厚度變薄，但關(guān)于質(zhì)量的增減情況還需用分析天平測(cè)量。全球各地的紅樹林植物落葉分解速率存在差異，但普遍都比陸地森林的落葉分解速率要快很多。這種快速的分解過程最終會(huì)導(dǎo)致植物組織發(fā)生物理和生物學(xué)的降解。這一觀察現(xiàn)象與其他學(xué)者（如黃立南，2001年）的研究結(jié)果基本一致。由圖看出，表層和底層分解后的凋落葉片，肉眼觀察略有區(qū)別，可以觀察到葉柄的分解都是從外層的表皮細(xì)胞開始，再逐漸深入到葉柄的內(nèi)部組織，且分解變化情況比較明顯。然而表層的凋落葉與底層凋落葉分解程度相比無法分辨快慢，具體情況如何還需后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析。3.2凋落葉解剖學(xué)結(jié)構(gòu)觀察（2）（3）（4）圖412月份海蓮凋落葉鏡像圖Figure4MirrorimageofsealotuslitterinDecember圖4按序依次為光學(xué)顯微鏡下4×、10×、40×、100×倍的12月份觀察到的凋落葉同一分解部位，經(jīng)過一段時(shí)間，葉片表皮分解，可以清晰地看到葉脈部分，呈現(xiàn)出復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。同時(shí)，隨著顯微鏡倍數(shù)的增加，我們可以觀察到許多微小的氣孔。這些氣孔主要分布在葉片表面，它們是植物與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換的重要通道。說明隨著時(shí)間變化，葉肉細(xì)胞和表皮細(xì)胞分解程度增加，數(shù)量減少，透光性增強(qiáng)，氣孔可以看見。4凋落葉失重分析4.1凋落葉片質(zhì)量變化情況圖5凋落葉隨時(shí)間的質(zhì)量變化Figure5Qualitychangesoflitterovertime從圖5可知，無論是表層還是底層，凋落葉片的質(zhì)量都隨時(shí)間的推移有明顯的減小。對(duì)于表層凋落葉，8月份凋落葉初始平均質(zhì)量為3.631g,經(jīng)過一段時(shí)間分解，10月份凋落葉平均質(zhì)量為2.683g,12月份凋落葉平均質(zhì)量為2.382g;對(duì)于底層凋落葉，8月份凋落葉初始平均質(zhì)量為3.449g,經(jīng)過一段時(shí)間分解，10月份凋落葉平均質(zhì)量為2.804g,12月份凋落葉平均質(zhì)量為1.882g，但是各個(gè)月份凋落葉分解的速率并不相同，凋落葉分解的程度還需進(jìn)一步探究。4.2凋落葉片質(zhì)量損失速率分析圖6凋落葉隨時(shí)間變化的質(zhì)量損失速率Figure6:Rateofmasslossoflitterovertime由圖6可得，對(duì)于表層凋落葉，10月份質(zhì)量損失速率為15.267mg/d，12月份質(zhì)量損失速率為10.533mg/d；對(duì)于底層凋落葉，10月份質(zhì)量損失速率為10.780mg/d，12月份質(zhì)量損失速率為8.130mg/d。根據(jù)（陶楚等，2015）的研究發(fā)現(xiàn)：在海南島東北部的銅鼓嶺自然保護(hù)區(qū)，熱帶季雨矮林的凋落葉分解速率范圍為2.073至3.322，而高嶺灌木林的凋落葉分解速率僅為0.0027。顯然，季雨矮林的凋落葉分解速率顯著高于灌木林。本實(shí)驗(yàn)結(jié)論與前人不一致。可能是因?yàn)殡m然本實(shí)驗(yàn)與前人實(shí)驗(yàn)樣地所的屬熱帶季風(fēng)氣候相同，但所選取的是紅樹科木欖屬海蓮植物，植物種類不同分解速率有差異。由圖可知，凋落葉12月份的質(zhì)量損失速率低于10月份，可知在凋落葉分解過程中，前期速度大后期速度慢。這與前人研究所得結(jié)論相符（黃立南等，2001）。推測(cè)凋落葉分解大致分為兩個(gè)階段：快速分解階段：當(dāng)?shù)蚵湮锸状谓佑|地面時(shí)，微生物富集，分解速率通常達(dá)到最大；速度放緩階段：隨著時(shí)間的推移，落物中的易分解成分逐漸被消耗，剩余的部分難以分解速度放緩；但速度放緩階段的后期，分解速率可能再次加快，新的分解者種群出現(xiàn)或原有分解者種群數(shù)量增加，導(dǎo)致分解速率提升，這與(張東來等，2008）的研究凋落葉的分解規(guī)律初期分解速率快，中期持平，后期分解緩慢，結(jié)果一致。由實(shí)驗(yàn)得出同一月份下，表層凋落葉失重速率大于底層，初步判斷紅樹林凋落葉分解速度隨埋藏深度增加而降低。紅樹林積累的有機(jī)碳主要集中在表層，隨時(shí)間延長(zhǎng)，凋落葉對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)才逐漸影響到底層土壤。紅樹林中的有機(jī)碳積累主要集中在土壤表層，而隨著時(shí)間的推移，凋落葉對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)才會(huì)逐漸滲透到深層土壤中。一方面，隨著埋藏深度的增加，土壤中的氧氣含量通常會(huì)減少，在較淺的埋藏深度下，由于氧氣供應(yīng)充足，微生物活動(dòng)更為活躍，分解速度可能更快；而在較深的埋藏深度下，缺氧環(huán)境可能導(dǎo)致分解速度減慢，甚至引起特定的厭氧分解過程。但另一方面，在較淺的埋藏深度下，土壤暴露在陽(yáng)光下，光照及土壤濕度條件不穩(wěn)定，分解速度減慢；而在較深的埋藏深度下，土壤理化性質(zhì)穩(wěn)定，微生物種類數(shù)量多，分解速度可能更快，而這些又因地理位置和季節(jié)變化而異。5凋落葉元素釋放情況5.1凋落葉分解過程中元素釋放的動(dòng)態(tài)變化（1）（2）（3）（4）（5）（6）圖6按序依次為凋落葉隨時(shí)間變化的各元素釋放量Figure6SequentialrepresentationofthereleaseratesofvariouselementsfromlitterovertimeC、N、H釋放動(dòng)態(tài)變化：10月份時(shí)，表層凋落葉分解各元素釋放量均增加，百分比大小順序?yàn)镃＞H＞S＞N,底層凋落葉分解各元素釋放量均增加，百分比大小順序C＞H＞S＞N；12月份時(shí)，表層凋落葉分解各元素釋放量較12月減少，但高于最初未分解時(shí)凋落葉的含量，百分比大小順序?yàn)镃＞H＞S＞N，底層凋落葉分解各元素釋放量較12月減少，但高于最初未分解時(shí)凋落葉的含量，百分比大小順序也為C＞H＞S＞N，其中C釋放量整體來說最大，可能是紅樹植物從大氣吸收二氧化碳并存儲(chǔ)在植被中能力強(qiáng)，所以釋放到土壤中的含量也大，證明紅樹林生態(tài)系統(tǒng)在碳循環(huán)中，儲(chǔ)存的有機(jī)碳含量高，固碳能力很強(qiáng)。S釋放動(dòng)態(tài)變化：S釋放量表現(xiàn)為10月份增加，12月份減少且少于最初未分解時(shí)凋落葉的含量。這可能說明在分解后期，S添加引起了土壤酸化，導(dǎo)致土壤微生物生物量及土壤酶活性下降，抑制了凋落葉分解的重量損失，從而抑制C、N、H元素的釋放，與前人（劉夢(mèng)霖，2023）在草原草地硫添加對(duì)草甸草原植物凋落物分解實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一致之處。但由于紅樹林土壤理化性質(zhì)特殊，具體結(jié)論還需進(jìn)一步證實(shí)。5.2凋落葉分解質(zhì)量變化與元素釋放含量相關(guān)性分析表1表層凋落葉分解質(zhì)量變化與元素釋放含量的皮爾遜相關(guān)性Tab.1Pearsoncorrelationanalysisofmasslossandelementreleasecontentduringthedecompositionprocessofsurface

litterCNSHWC10.996**-0.2860.587-0.990**N1-0.1980.657*-0.973**S10.608*0.420H1-0.465表層凋落葉質(zhì)量（W）1表2底層凋落葉分解質(zhì)量變化與元素釋放含量的皮爾遜相關(guān)性Tab.2PearsoncorrelationanalysisofmasslossandelementreleasecontentduringthedecompositionprocessofbottomlitterCNSHWC11.0000.803**0.226-0.170N10.798**0.234-0.178S1-0.3990.451H1-0.998**底層凋落葉質(zhì)量（W1）1注：**在0.01級(jí)別（雙尾），相關(guān)性顯著；*在0.05級(jí)別（雙尾），相關(guān)性顯著。根據(jù)SPSS的皮爾遜相關(guān)性分析，無論是表層還是底層，紅樹林凋落葉分解過程中C、N的釋放量之間都呈正相關(guān)，相關(guān)性極顯著；說明C、N之間可能存在某種耦合機(jī)制，共同對(duì)土壤的物質(zhì)循環(huán)和理化性質(zhì)起作用。在表層，紅樹林凋落葉分解過程中C和N的釋放量與凋落葉的質(zhì)量損失量呈顯著負(fù)相關(guān)，可能說明凋落物分解中C、N的釋放對(duì)土壤物質(zhì)輸入起了主要作用，也是表層凋落葉質(zhì)量損失的主要原因。在底層，紅樹林凋落葉分解過程中S的釋放量與C、N的釋放量呈顯著正相關(guān)，可能是S對(duì)C、N之間的耦合機(jī)制起了促進(jìn)作用，而H的釋放量與凋落葉質(zhì)量損失呈極顯著的負(fù)相關(guān)，但由于C輸入量大，所以C的釋放仍為凋落葉質(zhì)量損失的主要原因。6結(jié)論經(jīng)過4個(gè)月的降解，紅樹林海蓮凋落葉的分解程度逐漸加深，從外層的表皮細(xì)胞開始降解，再逐漸深入到葉肉及葉柄的內(nèi)部組織，且葉柄在12月的時(shí)候幾乎已完全分解。相同分解時(shí)間下，凋落葉失重速度隨埋藏深度增加而減小。然而，要準(zhǔn)確解釋這種現(xiàn)象，需要更詳細(xì)的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)研究。（3）凋落葉的分解產(chǎn)生大量有機(jī)質(zhì)，其中C百分比含量最大，說明紅樹林生態(tài)系統(tǒng)在物質(zhì)循環(huán)過程中，固碳能力強(qiáng)。凋落葉有機(jī)物的釋放速率呈現(xiàn)前期10月份較高，后期12月份降低的趨勢(shì)，說明分解是前期快速，后期減緩的過程。（4）根據(jù)Pearson相關(guān)性分析，紅樹林凋落葉分解過程中C與N的釋放量之間呈極顯著的正相關(guān)，說明C與N之間可能存在某種耦合作用，這種作用對(duì)海蓮凋落葉中有機(jī)質(zhì)的分解過程和全球碳循環(huán)產(chǎn)生著重要影響。凋落葉分解中的C、N釋放量與凋落葉質(zhì)量損失呈極顯著的負(fù)相關(guān)，可以說明凋落葉質(zhì)量損失的主要原因是有機(jī)質(zhì)的釋放。7展望本次實(shí)驗(yàn)選擇分解時(shí)期正好處于10月至12月，這段時(shí)間是該保護(hù)區(qū)的旱季，且氣溫開始下降，不利于微生物的生長(zhǎng)與活動(dòng)，所以質(zhì)量虧損量比雨季?。ㄌ粘?，2015），后期可以將實(shí)驗(yàn)時(shí)期選在5月至10月，正值保護(hù)區(qū)的雨季和臺(tái)風(fēng)季，由于高溫和多雨的環(huán)境條件，微生物得以大量繁殖并且分解活動(dòng)非?；钴S。這種氣候環(huán)境極大地推動(dòng)了凋落葉的分解過程。這樣可以比較旱季雨季凋落葉分解的差異，還能更直接觀察到凋落葉分解速率加快到減慢再到加快的分解過程。此外，紅樹林植物種類不同分解代謝的過程可能也不相同。本實(shí)驗(yàn)只選取了一種紅樹林植物，無法得到普遍性的結(jié)論，后續(xù)可以通過在同一地區(qū)采取不同類型紅樹植物，測(cè)定其凋落葉各項(xiàng)指標(biāo)，甚至將其混合，不同種類的凋落物混合在一起時(shí)，可能產(chǎn)生混合效應(yīng)，使得混合凋落物的實(shí)際分解速率不同于基于單個(gè)物種結(jié)果所預(yù)測(cè)的期望值。甚至當(dāng)不同種類的凋落物混合在一起時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生混合效應(yīng)，導(dǎo)致混合凋落物的實(shí)際分解速度與根據(jù)單一物種預(yù)測(cè)的結(jié)果有所不同。在前人（陶楚等，2015）研究中表明，凋落物的N、P含量以及C/N值是評(píng)估其分解速度的重要指標(biāo)。在季雨矮林和灌木林中，我們發(fā)現(xiàn)凋落葉的初始C/N值與分解速度之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。也就是說，如果凋落葉的初始C/N值較高，其分解速度就會(huì)相對(duì)較慢。這表明C/N值在影響森林生態(tài)系統(tǒng)凋落葉的分解過程中起著關(guān)鍵作用。后續(xù)可以用元素分析法測(cè)定更多指標(biāo)來證明這個(gè)結(jié)論。通過本次研究，我們初步了解了紅樹林凋落物的分解規(guī)律及其影響因素，探究其固碳的過程，為進(jìn)一步研究紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。初步得出凋落葉分解速率隨埋藏深度增加而減慢。但由于在野外開展實(shí)驗(yàn)，無法將埋藏深度控制為單因素變量，其他變量如凋落物的性質(zhì)、生物因子、氣候因子、土壤性質(zhì)以及人為因素等對(duì)凋落物分解都有影響。后期可以通過研究埋藏深度對(duì)土壤的含水量和微生物活性的影響，間接證明對(duì)凋落葉的分解速率的影響。總的來說，凋落物分解隨時(shí)間的變化是一個(gè)動(dòng)態(tài)而復(fù)雜的過程，涉及多種因素的相互作用。了解這一過程有助于我們更好地理解生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化機(jī)制，從而為生態(tài)恢復(fù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。參考文獻(xiàn)彭輝武,鄭松發(fā),朱宏偉.珠海市淇澳島紅樹林恢復(fù)的實(shí)踐[J].濕地科學(xué),2011,9(1):97-100.彭聰姣,錢家煒,郭旭東等.深圳福田紅樹林植被碳儲(chǔ)量和凈初級(jí)生產(chǎn)力[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2016,27(7):2059-2065.王銳萍,劉強(qiáng),彭少麟等.尖峰嶺不同樹種枯落物分解過程中微生物動(dòng)態(tài)[J].浙江林學(xué)院學(xué)報(bào),2006(03):255-258.盛華夏.九龍江口紅樹林濕地凋落物分解與重金屬動(dòng)態(tài)研究[D].廈門大學(xué),2009.陳小花,陳宗鑄,雷金睿,吳庭天,李苑菱.清瀾港紅樹林濕地典型群落類型沉積物活性有機(jī)碳組分分布特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2022,42(11):4572-4581彭少麟,劉強(qiáng).森林凋落物動(dòng)態(tài)及其對(duì)全球變暖的響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2002(09):1534-1544.王振海．長(zhǎng)白山針葉林凋落物分解及土壤動(dòng)物在凋落物分解和元素釋放中的作用[D]．長(zhǎng)春:

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