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生态系统的分解是死有机物质的逐步降解过程。分解时,无机营养元素从有机物质中释放出来,该过程影响生态系统的元素循环,进而会驱动生态系统结构和功能的改变。作为自然界中的初级生产者,植物所制造的初级生产量是十分巨大的,有机物合成—分解过程及动态直接影响生态系统的元素循环。植物分解过程中的无机营养元素的释放对生态系统物质循环和能量流动产生重要影响,植物的分解受生物因素和非生物因素的共同协调控制,其过程特点和速率不但取决于待分解资源的质量特征,也与分解者生物的种类和分解时的理化环境有关。对水生生态系统而言,水文特征是影响水环境中有机物的形成、变化与破坏过程最基本、最重要的环境因素之一。其中,泥沙淤积被认为对植物分解有重要影响,前人研究多集中于泥沙淤积对沿岸带植被凋落物、湿地及沼泽植物分解的影响,关于湖泊中的泥沙淤积对水生植物分解的影响研究较少,其分解对泥沙埋深和微生物作用的响应机制尚不清楚。另外,有很多研究发现,海拔对植物分解有重要影响,已有研究关于陆生生态系统的分解研究很多,但关于河流沿岸带凋落物在不同高程河段中的分解研究较少。河流水电开发尤其是梯级水电站建设在不同高程河段形成了静水生境(库区),库区成为拦截沿岸带植被凋落物的主要场所,目前,有关河岸带植被凋落物在不同高程河段库区的分解研究较少。为揭示泥沙包埋深度对水生植物分解的影响,我们研究了苦草(Vallisneria natans)和微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)及两物种混合在不同埋深处理下的分解动态;为揭示海拔变化对沿岸带植被凋落物分解的影响,我们以宝兴河流沿岸带优势物种桤木(Alnus cremastogyne)和柳杉(Cryptomeria japonica)为实验材料,研究了两种凋落物在梯级电站不同库区的分解动态。主要研究结果如下: 1.为探讨泥沙淤积对水生植物分解的影响,运用分解袋法以沉水植物苦草、微齿眼子菜及两物种混合的植物残体为实验材料,研究了植物残体在底泥中不同埋深(0和5 cm)的分解速率和养分动态,实验周期为117天。结果显示:(1)在0和5 cm埋深处理下,苦草、微齿眼子菜及两物种混合的分解速率均表现为苦草最快,微齿眼子菜最慢,物种混合介于两单种之间。与0 cm处理相比,在5 cm埋深处理下苦草、微齿眼子菜及两物种混合的分解速率显著降低(P<0.05)。苦草在0和5 cm埋深处理下分解35天后干重剩余率分别为0和43.51%、在5 cm处理下分解82天后干重剩余率为0。微齿眼子菜和两物种混合在5 cm埋深处理下分解117天后的干重剩余率分别提高了31.09%和37.44%。(2)与0 cm处理相比,5 cm埋深处理显著抑制苦草、微齿眼子菜及两物种混合的N、P释放。苦草在0和5 cm埋深处理下分解35天后N剩余率分别为0和31.28%、P剩余率分别为0和24.45%。在5 cm埋深处理下分解117天后微齿眼子菜N和P剩余率分别提高了19.45%和14.73%、两物种混合N、P剩余率分别提高了41.57%和22.82%。(3)两物种混合在0和5 cm埋深处理下,其分解速率均表现为加和效应。两物种混合的N、P元素释放在0 cm处理下分别表现为协同效应和加和效应,在5 cm埋深处理下均表现为拮抗效应。(4)随着分解的进行,5 cm埋深处理下的苦草和微齿眼子菜的微生物呼吸速率均显著降低,物种混合的微生物生物量始终低于0 cm处理。这些结果表明泥沙埋深显著降低了苦草、微齿眼子菜及两物种混合的分解速率和N、P元素释放,物种混合的N、P元素释放在分解后期均因沉积作用而产生了拮抗效应。此外,泥沙埋深对分解的抑制作用与微生物呼吸及生物量降低有密切的关系。 2.为揭示河岸带凋落物在不同海拔高程水电站库区中的分解动态,运用分解袋法和原位试验,研究了宝兴河流域沿岸带优势物种桤木、柳杉及两物种混合在雨城水库(Alt.593 m),铜头水库(Alt.760 m),小关子水库(Alt.990 m)和宝兴水库(Alt.1352 m)四个梯级水电站库区中的分解速率及养分动态,实验周期为220天。结果显示:(1)在不同库区均是桤木分解最快,柳杉分解最慢,物种混合的分解速率介于两单种之间。随着海拔的升高,桤木、柳杉及两物种混合的分解速率均降低。(2)海拔、物种及分解时间均对N、P元素释放有显著影响。桤木及物种混合随着海拔的升高,其N、P元素释放变慢,220天之后,在最低海拔雨城水库处桤木的N、P剩余率分别为35.71%和57.37%,两物种混合的N、P剩余率分别为37.83%和63.57%,而其他3个海拔处的N、P剩余率差异较小,并且均高于雨城水库。柳杉的N、P剩余率呈现一定的波动性,220天后,N元素表现为净释放而P元素发生积累。(3)两物种混合在雨城水库处其分解速率表现为协同效应,在其他3个库区均表现为加和效应;实验结束时N、P元素释放在雨城水库处依然表现为协同效应,但是,在小关子和铜头水库处表现为加和效应,在宝兴水库处元素释放主要表现为拮抗效应。(4)随着分解的进行,雨城水库处柳杉及物种混合的微生物生物量显著高于其他3个库区,这说明低海拔处微生物活力较高;在分解过程中真菌与细菌的群落数(CFU)呈现此消彼长的关系,表明二者之间存在着拮抗效应。研究结果表明:随着海拔的升高,桤木、柳杉及两物种混合的分解速率降低,N、P的释放动态在桤木及物种混合中与干重损失具有一致性,柳杉在分解后期由于微生物对营养元素的固定,P发生积累。在分解的不同阶段细菌和真菌对分解的贡献不同,二者表现为拮抗关系。细菌和真菌对植物分解有重要影响。 研究表明,泥沙埋深和海拔变化对植物分解有重要影响,微生物活力的改变是影响分解速率和N、P元素释放动态的重要因子。研究结果可为了解泥沙淤积对水生植物分解的影响,以及海拔变化对沿岸带凋落物分解的影响提供资料。