江南地区常见植物凋落物在水体中的分解及对水质的影响

为研究江南常见植物凋落物在不同季节在景观水体中的分解对水体本身的影响,在实验室内模拟了柳树(Salix)、香樟树(Cinnamomum)和金丝桃(Hypericum)凋落物在水体中的分解过程,研究了不同温度不同种类植物凋落物的分解程度、分解速度及其对上覆水中总氮、总磷的影响。结果表明:植物凋落物在15℃的分解速度最快和分解程度最大,此外,温暖环境相较于低温环境更加有利于植物凋落物的分解;不同凋落物在上覆水中的氮磷元素释放均呈现“释放-富集-再释放”的规律,磷元素在水中的释放快于氮元素,仅仅1周就可以释放达到峰值;柳叶凋落物因其质地软、角质层薄,在该文及其他研究中均展现了快速释放氮磷元素的特性。

黄土区六种植物凋落物与不同形态氮素对土壤微生物量碳氮含量的影响

黄土高原丘陵沟壑区进行的以退耕还林还草为主的生态环境建设,使得进入土壤生态系统有机物的种类及数量发生变化,其对土壤微生物量碳、氮的影响是值得关注的问题。采用室内培养法研究了采自该区6种不同植物凋落物(碳氮比在15.1—50.7之间)及其与不同形态氮素(NH4+-N及NO3--N)配合对土壤微生物量碳、氮及矿质态氮含量的影响。结果表明,加入不同凋落物均显著提高了土壤微生物量碳、氮含量,其中加入柠条、沙打旺等碳氮比低的凋落物在培养的一段时期内土壤微生物量碳、氮均高于碳氮比高的凋落物(刺槐、沙柳和长芒草)。在加入凋落物再施用NH4+或NO3-,也提高了土壤微生物量碳、氮含量,其中铵态氮处理土壤微生物量碳、氮含量的增加达显著水平,说明微生物更易利用铵态氮。加入C/N高的凋落物后土壤中的矿质氮发生固持,矿质态氮固持量与凋落物的C/N比呈显著的正相关关系。建议在黄土高原丘陵沟壑区植被恢复过程中,有必要考虑不同植物凋落物的碳、氮养分含量及转化特性,以协调土壤碳、氮转化过程。

黄土高原区不同植物凋落物搭配对土壤微生物量碳、氮的影响

黄土高原丘陵沟壑区进行的以退耕还林还草为主的生态建设,使得进入土壤生态系统有机物的种类和数量发生变化,不同种类凋落物混合对土壤微生物量碳、氮的影响是值得关注的问题。采用室内培养试验方法研究了采自黄土高原地区6种不同植物凋落物及等比例混合后对土壤微生物量碳、氮及矿质态氮含量的影响。结果表明,加入不同植物凋落物均显著提高了培养期间土壤微生物量碳、氮含量。总体平均,添加3种等量混合后植物凋落物的土壤微生物量碳、氮含量高于两种凋落物等量混合处理,而两种凋落物混合高于单种凋落物处理;土壤矿质态氮含量的变化则相反,即单种>两种混合>3种混合。单种和两种混合后土壤微生物量碳、氮含量与其碳氮比显著相关,而3种凋落物混合后土壤微生物量碳、氮含量与其碳氮比无相关性,说明多种凋落物混合后土壤微生物量碳、氮含量受多种因素共同影响。因此,在黄土高原植被恢复重建中,有必要采用不同种类植物搭配,利用生物多样性促进生态系统健康持续发展。

不同植物凋落物对土壤有机碳淋失的影响及岩溶效应

以低含量有机碳的岩溶土壤（ＳＯＣ， ０．８９％）为媒介，每１５０ｇ上添加松针、梧桐叶粉各 ７．５ｇ，１５ｇ，４个试验土柱号分别为ＳＣＣ３，ＳＣＣ５；ＳＢＣ３，ＳＢＣ５，接种岩溶土壤微生物群落后，于 恒温室内进行培养淋溶实验。结果表明，土壤淋溶液的电导值受土壤有机质含量多少及性质 的影响。土壤水溶性有机碳（ＤＯＣ）淋失总量ＳＣＣ３为５４０．７ｍｇ，ＳＣＣ５为１５２２．９ｍｇ；ＳＢＣ３为 ３８３．２ｍｇ，ＳＢＣ５为５６３．５ｍｇ。同时，土壤环境中Ｃａ~２＋的释放总量ＳＣＣ３为１４５．７ｍｇ，ＳＣＣ５为 ２８８．７ｍｇ； ＳＢＣ３为１７０．０ｍｇ，ＳＢＣ５为１６７．９ｍｇ。两者呈正相关，相关系数ｒ~２＝０．８５。下伏碳酸 盐岩的溶蚀量排序为ＳＣＣ５＞ＳＢＣ３＞ＳＣＣ３＞ＳＢＣ５，表明两种不同植物凋落物经微生物分 解，产生不同质和量的ＤＯＣ，并导致土壤环境中 Ｃａ~２＋释放的差异和不同的岩溶效应。从而初步揭示不同有机碳分解导致ＤＯＣ淋失的差异性，以及ＤＯＣ对岩溶动力系统的驱动。这与Ａ．Ｈｅｙｅｓ和Ｔ．Ｒ．Ｍｏｏｒｅ的研究结果一致。

典型草原封育过程中植物凋落物的变化动态

以内蒙古巴林右旗退化草原为研究对象,采用直接收集的方法,研究各种围封条件下,退化草原在自然演替过程中土壤凋落物的变化动态。结果表明:典型草原在封育演替过程中,凋落物呈增加的趋势,以封育10年的凋落物量最高;凋落物的养分,不同年限之间均存在显著差异,其中碳素含量以封育1年的最高,封育10年的最低,氮素则是以封育4年的含量最高,封育1年的含量最低;C/N比值随封育年限的增加呈现降低的趋势。

湿地植物凋落物对酸性矿山废水理化特征及沉积物中Fe、Mn稳定性的影响

为研究人工湿地处理酸性矿山废水(AMD)系统中植物凋落物腐解对其理化特征及沉积物中Fe、Mn稳定性的影响,明确人工湿地处理AMD系统中湿地植物的综合作用及持续效果,将质量分数为0(CK组)、2%(D1组)、20%(D2组)的植物凋落物添加至湿地沉积物中,采用下进上出的进水方式向沉积物中添加人工配制的AMD,同时设置水力停留时间为72h,研究不同量的湿地植物凋落物在腐解过程中对AMD中pH、氧化还原电位(Eh)、Fe、Mn等理化指标及沉积物中Fe、Mn形态的影响。结果表明:湿地植物凋落物的腐解能明显提高AMD的pH,且随着植物凋落物的持续腐解,D2组中pH上升幅度明显大于CK与D1组;植物凋落物的腐解可有效地降低AMD的Eh,植物凋落物腐解初期,D1、D2组中Eh急剧下降,且D2组Eh下降幅度大于CK与D1组,随植物凋落物在各处理组中的持续分解,各组中Eh继续呈下降趋势,但下降幅度明显小于试验初期Eh的下降幅度;植物凋落物的存在可明显抑制沉积物对AMD中Fe的吸附;植物凋落物腐解初期,植物凋落物的存在抑制了沉积物对Mn的吸附,而在植物凋落物腐解后期,植物凋落物促进了湿地沉积物对Mn的吸附;湿地沉积物Fe、Mn主要以可还原态形式存在,植物凋落物的腐解促进了沉积物中可还原态Fe、Mn向可氧化态Fe、Mn的转化,且Fe、Mn形态的转化量随着植物凋落物量的增加而增加,有利于沉积物中Fe、Mn稳定性的增加。

森林植物凋落动态的数学模型

一、引言植物各器官的凋落,是一种明显的衰老特征。凋落,是其生物学特性的物候反应,是一种适应性。因而,凋落是有周期性的,是可以用数学模型表达的。这种模型一经建立,对研究森林生态系统的物质循环与能量交换过程很有意义。对年内植物凋落量的测定,前人也作了详细的工作,对多年间林地有机质的动态变化也有深入研究。笔者在测定六盘山林区各林型植物凋落特性的基础上,对凋落动态的年内特性,进行了详细研究。

黄土高原水蚀风蚀交错带几种常见植物凋落物中不同形态氮素含量研究

【目的】研究黄土高原水蚀风蚀交错带几种常见树种凋落物(枯落叶及植物残体)中各种形态氮素的含量及其关系,为进一步评价其在植物-土壤氮素转化中的作用提供依据。【方法】以中科院水土保持研究所神木水蚀风蚀交错带生态环境检测站周围山坡上的8种常见树种(乔木类刺槐和小叶杨,灌木类沙柳和沙棘,草本植物沙打旺、长芒草、白羊草和紫花苜蓿)凋落物为研究对象,测定其可溶性全氮(TSN)、可溶性有机氮(SON)和游离氨基酸(FAA)的含量,并分析它们之间的关系。【结果】供试8种树种凋落物TSN含量占全氮(TN)的比例为5.00%～29.07%;不同植物凋落物的SON含量为0.32～6.24g/kg,占TSN的比例为35.56%～83.32%;沙打旺和紫花苜蓿凋落物中TSN和SON的含量较高,与其他植物凋落物的差异大多达显著水平。相关分析表明,8种植物凋落物中TSN、SON、无机氮和全氮之间的相关性达极显著水平。【结论】8种常见植物凋落物中的可溶性氮,特别是可溶性有机氮是凋落物中不可忽视的氮素形态。

植物凋落物分解研究进展

本文综述了植物凋落物分解研究方法及其影响因素。从操作上来说,网袋法和小容器法更好一些;从科学严谨角度来说,同位素法更胜一筹。森林凋落物的分解主要受气候因子、凋落物性质和生物因子的影响,总体上各因素的作用大小为气候因子>凋落物性质>生物因子。

典型冷暖季沉水植物凋落物分解特性及沉积物微生物群落变化

为研究湿地沉水植物腐败分解对水体的污染状况,选择典型沉水植物金鱼藻(暖季植物)和菹草(冷季植物)进行了为期60 d的凋落物分解实验。结果表明金鱼藻和菹草凋落物分解规律相似,0—15 d快速分解,15—60 d缓慢分解,60 d凋落物失重率分别达到60.43%和66.72%。菹草的有机物释放量明显高于金鱼藻,N和P释放量相反,分解释放的N主要是NH~+4-N和有机氮。三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子分析法解析出一种类色氨酸物质C2和3种类腐殖质物质C1、C3、C4,易降解的类色氨酸有机物先增加后减少,难降解的类富里酸和类腐殖酸有机物逐渐增加。EEMs和四种组分的最大荧光强度百分比表明,溶解性有机物(DOM)在0—15 d以易降解有机物为主,15—60 d以难降解有机物为主。两种植物凋落物分解释放的DOM含量及特性不同,整体上呈低腐殖化特征,可能是水中难降解DOM的一个重要来源。植物凋落物的分解促进了沉积物中微生物的丰富度,降低了微生物的多样性;参与分解的主要微生物包括4 d时的Pseudomonas属(26%—35%)、15 d和30 d时的Malikia属(>8%)和Bacillus属(2.6%—9%),分解难降解有机物的微生物逐渐增加,如Flavobacterium属;沉积物中微生物群落结构的变化受营养物质可利用性变化的影响。分析发现植物凋落物分解对水质的影响具有阶段性,0—15 d,N和P释放量增加暂时导致了水质恶化;15—60 d,N和P释放量降低,难降解有机物含量逐渐增加,可能会加剧水体甚至是沉积物的腐殖化程度。因此,在植物衰亡期应及时打捞或者做好植物平衡收割管理,避免因植物大量腐败导致水质恶化。

植物凋落物影响土壤有机质分解的研究进展

植物凋落物是土壤动物和土壤微生物的主要生命物质和能量来源,其类型、组成以及物理化学等性质直接决定了土壤有机质的品质。对植物凋落物的类型、品质、物理性质、层效应和激发效应以及根际碳淀积与土壤有机质分解的关系进行了总结,可为研究植物凋落物对土壤有机质的影响提供理论参考,指出要在全球变暖背景下进一步加强凋落物分解过程中土壤微生物和酶活性变化的研究。

不同湿地植物凋落物对汞铊矿废弃物浸出酸性废水中重金属的吸附研究

研究了不同湿地植物(稻草(Oryza sativa L.)、风车草(Cyperus involucratus Rottb.)、芦竹(Arundo donax L.)、美人蕉(Canna indica L.)、水葱(Scirpus validus Vahl.)、香蒲(Typha orientalis C.Presl)和鸢尾(Iris wilsonii C.H.Wright))凋落物对汞铊矿废弃物浸出酸性废水(以下简称酸性废水)中特征重金属(Hg、As、Sb和Tl)的吸附效果及持续时间,分析了对酸性废水pH和氧化还原电位(Eh)的影响,并通过红外光谱解释吸附前后的官能团变化。结果表明:(1)湿地植物凋落物的添加可以改善酸性废水的pH,还可以有效降低酸性废水的Eh,其中美人蕉凋落物改善pH和降低Eh的综合效果最好,且效果持久。(2)美人蕉凋落物对酸性废水中4种特征重金属的吸附能力强且效果持久,8批次重复进水后,吸附120 h时,Tl、As的质量浓度分别从154.38、182.45μg/L降到了12.88、19.09μg/L,Hg和Sb不再检出。(3)红外光谱分析表明,美人蕉凋落物的羟基、氨基和酰胺基可能与重金属的吸附有关,这些官能团可以与重金属离子发生沉淀(包括共沉淀)、配位、离子交换和化学吸附等作用。

植物凋落叶浸提液对土壤中硝化细菌生长的影响

采集三种校园植物凋落叶并制备浸提液,按比例配成混合液处理土壤,然后通过平板涂布法在选择培养基上筛选并统计硝化细菌菌落数,从而判断不同植物凋落叶浸提液及不同组合浸提液对硝化细菌生长的影响。得出不同叶片浸提液组合对硝化细菌生长的促进效果好于单一叶片浸提液,且种类越多促进作用越明显。鉴于此,建议学校在绿化建设时在不影响美观前提下,选择多种植物混合搭配种植。

校园植物凋落叶浸提液对土壤中自身固氮菌生长的影响

采集三种校园植物凋落叶并制备浸提液,按比例配成混合液,处理土壤,然后通过平板涂布法在选择培养基上培养、筛选并统计自生固氮菌菌落数,从而反映不同植物凋落叶浸提液及不同组合浸提液对自生固氮菌生长的影响。得出不同叶片浸提液组合后促进固氮菌生长的效果好于单一叶片浸提液的作用,且种类越多促进作用越明显。鉴于此,建议学校在绿化建设不影响美观情况,选择多种植物混合搭配种植。

喀斯特峰丛洼地3个建群树种“植物-凋落物-土壤”系统氮同位素特征

以喀斯特峰丛洼地3种常见次生林及其建群树种为研究对象,测定3种林分建群种的不同器官及凋落物、土壤的氮含量及氮同位素丰度值(δ^(15)N),探讨植物-凋落物-土壤氮含量及稳定氮同位素组成变化及内在联系。结果显示:3种次生林建群种植物中叶片氮含量最高,茎的氮含量最低,3种次生林建群树种叶片氮含量均显著高于掉落物和土壤氮含量,0~30 cm土壤氮含量显著高于30~90 cm土壤氮含量,土壤养分主要集中于表层土壤;白栎、栓皮栎和光皮桦器官中δ^(15)N变化范围分别为-2.82‰~14.94‰、-1.37‰~9.35‰和-4.39‰~26.06‰,3种建群种器官间氮同位素组成均表现出显著差异(P<0.05);3种建群种群落表层土壤δ^(15)N差异显著,3种林分中0~30 cm土壤δ^(15)N均显著低于30~60 cm和60~90 cm的土壤,δ^(15)N可能是这些群落土壤氮循环过程中的敏感指标,光皮桦叶片氮含量略大于白栎和栓皮栎,光皮桦林土壤表层δ^(15)N大于白栎林和栓皮栎林,光皮桦可能比白栎和栓皮栎更为适应喀斯特生境。

先锋草本植物凋落物源溶解性有机质对典型汞铊矿废渣中重金属释放特征的影响

先锋草本植物广泛应用于尾矿堆场生态恢复,其凋落物分解是尾矿中溶解性有机质(DOM)的重要来源。然而,先锋草本植物凋落物源DOM对尾矿中重金属释放特征的影响尚不清晰。本研究以典型汞铊矿废渣及三叶草凋落物为研究对象,通过开展批次培养实验探讨了三叶草凋落物源DOM对废渣中重金属(Hg、As、Sb、Tl)释放特征的影响。结果表明,三叶草凋落物源DOM的成分主要为类络氨酸类物质、陆生类腐殖质物质和微生物类腐殖质物质。DOM的添加明显促进废渣中Hg和As的释放,抑制Tl和Sb的释放,浸出液中重金属的浓度依次为As>Tl>Hg>Sb。DOM的添加有利于废渣中Hg(Ⅱ)的溶出,促进废渣中As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ)。主成分和相关性分析结果表明,DOM的自身组分及其对环境条件(pH、Eh)的改变是影响废渣重金属释放特征的主要因素。以上研究结果可为深入认识开展生态修复的废渣堆场上重金属的地球化学过程及环境风险提供参考。

黄土高原区不同植物凋落物可溶性有机碳含量及其降解

以黄土高原区8种植物凋落物为对象,利用水和0.01mol·L-1CaCl2两种浸提剂提取了不同大小(2mm和1cm长)的凋落物,测定其可溶性有机碳含量,并利用室内培养试验评价其生物降解特性.结果表明:不同植物凋落物可溶性有机碳含量在18.20～156.82g·kg-1,占其全碳比例的4.21%～32.84%.其中,灌木凋落物可溶性有机物含量及其占全碳的比例略高于乔木,草本最低.经过7d的培养,不同凋落物可溶性有机碳的生物降解率在44.5%～80.6%,平均为62.9%;不同种类凋落物的生物降解率为灌木>乔木>草本.培养结束后,溶液中结构较复杂的可溶性有机物比例呈显著上升趋势,与其中易降解组分的降解有关.说明可溶性有机碳在黄土高原区退耕还林还草过程中的物质循环及能量转化方面具有重要作用.

黄土高原区不同植物凋落物可溶性有机碳的含量及生物降解特性

以黄土高原区刺槐、小叶杨、沙棘、沙柳、苜蓿和长芒草等6种植物凋落物为研究对象,利用2种浸提剂(水和0.01mol.L-1CaCl2)浸提了不同大小(2 mm粉碎样和1 cm长)植物凋落物,测定了其中可溶性有机碳(SOC)的含量,并利用室内培养试验(25℃)评价了可溶性有机碳的生物降解特性.结果表明,不同植物凋落物可溶性有机碳含量在4.21～76.25 g.kg-1之间,占其全碳的比例在0.99%～19.84%之间.平均来看,乔木凋落物可溶性有机物含量及其占全碳的比例大于灌木,而灌木又高于草本.经过7 d的培养,不同凋落物可溶性有机碳的生物降解率在34.7%～75.1%之间,平均56.3%,不同种类凋落物的生物降解率相比为乔木>灌木>草本.紫外及荧光光谱法测定法表明,培养结束后SOC溶液中结构较为复杂的可溶性有机物的比例呈显著上升,这与其中易降解组分的降解有关.

不同类型植物凋落物参与下炼锌废渣对斑马鱼抗氧化酶和神经毒性的影响

为评价矿山生态修复过程中植物凋落物参与下炼锌废渣体系浸出液对水生生物抗氧化酶和神经毒性的影响,通过模拟添加不同类型代表性修复植物(三叶草、刺槐、构树和法国梧桐)凋落物处理黔西北土法炼锌废渣,检测在不同处理废渣浸出液中暴露28 d斑马鱼(Danio rerio)组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)和乙酰胆碱酯酶(AChE)的变化,以及红细胞DNA的损伤情况.结果表明,无凋落物组在28 d时SOD和CAT活性受到显著抑制,而添加凋落物组抗氧化酶活性在实验期间无明显规律,基本维持在正常水平;在实验期间,无凋落物组MDA含量显著升高,并在28 d时含量最高,凋落物组MDA含量并无明显升高,仅刺槐组在暴露后期(28 d)时显著高于空白组.随暴露时间延长,各处理组对斑马鱼脑AChE活性表现为先诱导后抑制的作用,并在28 d时受抑制程度明显加强.无凋落物组在28 d时DNA发生明显偏移,而添加凋落物处理后,Olive尾矩(OTM)明显缩短.综上,添加凋落物可明显降低废渣浸出液对斑马鱼抗氧化系统损伤和遗传毒性,其中阔叶高蛋白乔木构树凋落物可以显著降低炼锌废渣生态风险,可作为废渣污染控制的有机改良剂.因此,在开展金属冶炼废渣堆场生态修复过程中选取合适的植物种类及其凋落物对加速冶炼废渣生态修复进程及有效降低废渣污染物的生态风险具有重要意义.

黄土丘陵区油松人工林植物器官-凋落物-土壤化学计量特征的季节变化

为了解黄土丘陵区油松人工林植物器官—凋落物—土壤的化学计量特征随季节的变化规律,通过时空替代法、野外调查取样与室内试验的手段,以陕西省延安市安塞区纸坊沟流域中林龄油松(Pinus tabuliformis)人工林为对象,分析了4—10月油松不同器官—凋落物—土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量学特征。结果表明:(1)从4—10月,叶片C、P含量逐渐上升,在10月最高,叶片的N含量和N∶P及枝的N、P含量均先减小后增大,且均在8月最低,而枝的C∶N及C∶P和细根的C∶P、N∶P均先增大后减小,且均在8月最高。土壤C、N含量、C∶P、N∶P先增大后减小,在8月最高。凋落物N含量、C∶P和N∶P均呈先降后升的趋势,在6月最低,P含量变化不显著;(2)除叶片4—6月、细根4—8月N∶P>14外,其他各器官4—10月均N∶P<14,该区域油松生长主要受N限制;(3)叶片与凋落物的C、N含量及C∶N之间均呈显著正相关,C∶N、C∶P与N∶P之间均呈显著正相关(p<0.05)。叶片N∶P与土壤C∶N呈极显著负相关(p<0.01),其他化学计量特征之间均无显著相关性。凋落物C含量与土壤P含量呈显著正相关(p<0.05)。研究结果使人工林生态化学计量学的研究更加系统性,为黄土丘陵区植被良好生长提供参考依据。