氮沉降对于森林凋落物分解的影响机理研究

刘延坤

（黑龙江省森林工程与环境研究所）

氮沉降对于森林凋落物分解的影响机理研究

刘延坤

（黑龙江省森林工程与环境研究所）

通过对凋落物分解的作用、影响因素以及氮沉降影响凋落物分解的效果及机理进行研究，揭示了森林凋落物对全球N沉降的响应特征和规律，对准确评估不同生态系统的碳平衡和养分循环具有十分重要的意义。

氮沉降；凋落物；分解；机理研究

近些年来，由于大量的矿物燃料燃烧和含氮化肥的使用等原因，人类向大气中排放的含氮化合物增多，大气中的氮沉降成比例增加，大气氮沉降增加会引起土壤酸化、土壤营养元素失衡等生态问题，已经成为国际上生态环境研究的热点内容之一。凋落物分解对林地土壤、植物和微生物的养分供应有着重要的影响，凋落物分解是森林生态系统的重要过程，研究凋落物分解对于了解森林生态系统的动态与功能等是十分必要的。

1 凋落物分解的作用及其意义

1.1 凋落物分解的作用

森林凋落物是指森林生态系统内由生物组分产生并归还到林地表面的有机物质的总称。它包括林内乔木和灌木的枯叶、枯枝、落皮和繁殖器官，野生动物的残骸及代谢产物，林下枯死的草本植物和枯死的树根等。森林凋落物在维持森林生态系统的功能，对于水土保持和森林资源保护等方面具有重要的作用。

1.2 凋落物分解的意义

凋落物分解能够体现森林生态系统的循环动态，与全球的碳循环的变化十分相关。凋落物的分解变化直接影响着陆地的的碳储量。目前全球变化条件下调落物及有机质的分解对全球环境变化的影响如何等问题是今后研究的重要问题，对于凋落物分解及其动态研究具有重要的现实意义。

2 凋落物分解的影响因素

森林凋落物分解受到环境因子、凋落物性质和分解者的群落结构等影响。在全球和区域尺度上，气候条件是决定性因子；在局部范围内，凋落物质量是主导因素；在凋落物质量因子中，C、N比和木质素含量被认为是最重要的指标。

3 氮沉降影响凋落物分解的效果及机理

凋落物分解的气候、地点、土壤以及凋落物种类、机制和测定方法的差异，影响了凋落物的分解速率不同，加上N沉降的种类和数量不同也影响这凋落物对N沉降的响应程度，同时N沉降对凋落物的影响会出现三种情况：促进、延缓和没有影响三种情况。

3.1 促进机理

在生态系统中增加N会对凋落物分解具有影响。凋落物分解过程是由微生物与土壤动物共同参与的过程。因此，凡是有利于分解者生存和活动的环境将会提高凋落物的分解速率。N沉降促进凋落物分解的原因可能有：①外源性N刺激微生物的活性。在凋落物分解最初阶段，易分解的非木质性纤维素是微生物利用的主要碳源。由于凋落物普遍缺N，所以N成为限制微生物活动的主要因素，外源性N的输入满足了微生物的N需求，加速了凋落物的分解过程。②外源性N增加酶的活性。纤维素酶和淀粉酶活性受N限制，因此N增加会提高其活性和其他糖苷酶活性。③外源性N刺激植物生物量的生产和凋落物输入，引起C/N比降低，导致植物物种成分改变，使植物群落组成向快速增长的物种变化，有利于生产迅速分解的高质量凋落物。

3.2 抑制机理

增加外源性N降低凋落物分解率的原因可能有：①N沉降抑制了产生木质素酶的白腐真菌的生长，从而抑制了木质素酶的活性，也降低了降解木质素酚氧化酶的活性和纤维素分解酶的活性。②易降解化合物与抗分解的顽固化合物的比值实质上影响凋落物的分解率。③养分供应和需求之间有显著的交互作用，添加某一种养分可能增加其他养分的限制。如N和P常常共同限制凋落物的分解，施N有时会增加P对微生物的限制作用。④大气N沉降加剧微生物降解C的限制。由于N的增加促进了碳的消耗，造成C供应不稳定，使木质素分解率降低，导致其他异养微生物代谢所需利用的碳源减少。

3.3 无影响的机理

外源性N对凋落物分解无影响可能有以下原因：①凋落物或其所处环境本身不缺N，所以增加N不会对凋落物分解有重大影响。②N对易分解部分的加速作用被其对木质素降解的抑制作用所抵消。③凋落物碳源质量太差，影响了分解者对外源性N的反应。④由于森林具有较强的自我调节能力，能适应N的输入。

4 展望

氮沉降改变了全球N循环，也影响着森林凋落物的分解。因为环境不同，凋落物本身性质差异，分解阶段不同等原因，氮沉降影响凋落物分解的结果多种多样。尽管在氮沉然对凋落物分解作用机理方面存在着多种解释，但仍然还没找到可以普遍接受的结论，在氮沉降对凋落物影响研究方面还存在着很大的局限性，许多问题有待深入研究。

[1]莫江明，薛 花，方运霆.鼎湖山主要森林植物凋落物及其对N沉降的响应.生态学报，2004，24（7）：1413～1420.

[2]方运霆，莫江明，Per Gundersen，等.森林土壤氮素转换及其对氮沉降的响应.生态学报，2004，24（7）：1523～1531.

[3]肖辉林.大气氮沉降对森林土壤酸化的影响.林业科学，2001，37（4）：111～116.

S714

A

1005-7897（2017）16-0185-02

国家自然科学基金项目（41475123）。

2017-8-8

刘延坤，副研究员，主要研究方向为森林生态。