沿纬度梯度树木叶凋落物光降解变化特征及其驱动因素.pdfVIP

摘要

太阳辐射的光降解作用被证实是凋落物分解的一个重要控制因子，但过去单一气

候样点的研究结果无法量化太阳辐射对凋落物分解的相对贡献。鉴于此，本研究从南

至北，以10个纬度为间隔，依次选择广东鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究

站（鹤山站，南亚热带气候）、河南信阳鸡公山生态研究站（鸡公山站，北亚热带气

候）和中国科学院沈阳应用生态研究所大青沟沙地生态实验站（大青沟站，温带气候）

为样点，选用初始功能性状差异显著的山杨（Populusdavidiana）和长白落叶松（Larix

olgensis）凋落物作为标准化样品，开展光谱滤除的凋落物分解试验，设置全光谱

（Full-spectrum）、滤除紫外线-B（No-UV-B）和滤除紫外线及蓝光（No-UVBlue）

3种光谱处理，研究沿纬度梯度凋落物光降解的变化特征及其驱动因子。本研究取得

的结果如下：

1、经过近1年的分解，全光谱处理下山杨和长白落叶松凋落物的干重剩余率在

鹤山站最少（分别为30.17%和36.27%），在鸡公山站最多（分别为37.25%和45.84%）。

全光谱处理下凋落物质量剩余率最小，显著低于滤除紫外线-B处理和滤除紫外线及

蓝光处理。太阳辐射的紫外线及蓝光波段对山杨和长白落叶松凋落物质量损失均具有

显著的促进作用，贡献分别为59.68%和57.03%（鹤山站）、46.43%和42.15%（鸡公

山站）以及39.03%和45.93%（大青沟站），且紫外线-A及蓝光（315nm~500nm）

的贡献大于紫外线-B（280nm~315nm）的贡献。

2、对于凋落物养分动态，经过近1年的分解，全光谱处理下山杨和长白落叶松

凋落物的木质素、碳和氮损失在鹤山站最大，分别为66.58%~74.24%、80.55%~84.45%

和65.13%~75.51%，而鸡公山站损失最慢，损失率分别为58.85%~62.09%、

64.74%~67.45%和36.47%~41.98%。全光谱处理下凋落物养分损失最快，显著高于滤

除紫外线-B处理和滤除紫外线及蓝光处理。量化光谱分区的相对贡献，紫外线及蓝

光波段对山杨和长白落叶松凋落物的木质素、碳和氮损失起到了显著的促进作用，其

中紫外线-A及蓝光是凋落物养分损失的主要光谱，促进木质素损失为

I

14.48%~25.68%、碳损失为12.35%~22.82%、氮损失为10.85%~16.13%。

3、太阳辐射通过光降解作用促进山杨和长白落叶松凋落物质量损失主要是由木

质素、碳和氮损失所引起的。沿纬度梯度上，累积太阳辐射、土壤温度和土壤湿度是

凋落物光降解的主要影响因子，而不是凋落物初始功能性状。这表明凋落物光降解随

累积太阳辐射的增加，土壤温度和土壤湿度的增加而相应地加快，光降解效应随之增

强。

该研究结果为陆地生态系统碳氮循环模型提供了新的参数，有助于准确预测生物

地球化学循环对未来全球变化的响应。

关键词：纬度梯度，太阳辐射，光降解，凋落物分解

II

CharacterizingChangesinPhotodegradationofTreeLeaf

LitteralongaLatitudinalGradientanditsDrivers

Abstract

Thephotodegradationeffectofsolarradiationhasbeenconfirmedtobeanimportant

drivingfactorinlitterdecomposition.However,previousfindingsfromsingleclimate

samplecouldnotquantifytherelativecontributionofsolarradiationtolitter

decomposition.Inviewofthis,HeshanNationalFieldResearchStationofForest

Ecosystem,Guangdong(HeshanStation,southsubtropica