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凋落物分解是陆地生态系统生物地球化学循环的重要组成部分,是土壤碳库和养分的主要供应者。大量研究已经报道了凋落物分解的规律及其影响因素,然而,大部分研究集中在单一凋落物分解。在自然生态系统中,物种往往混合存在。因此,近年来对混合凋落物分解的研究越来越受到重视。同时,人类活动范围的不断扩大和活动强度的加剧,化石燃料燃烧及大量化肥使用,导致环境变化,如大气氮含量急剧增加、动物群落改变及植物物种多样性变化。然而,大气氮沉降、土壤动物群落改变及植物物种多样性变化对混合凋落物分解影响的研究还很少,机制仍不清楚。 科尔沁沙地位于我国北方半干旱区生态脆弱带,在人类活动和全球气候变化的双重压力下,该区植被覆盖率低,土壤退化严重,土质疏松,有机质和养分含量低。凋落物分解释放养分有利于改善土壤质量。因此,明确混合凋落物分解及其对土壤养分循环的影响机理对于半干旱区的植被恢复与生态系统管理具有重要意义。本研究选取科尔沁沙地主要造林树种樟子松(Pinus sylvestris var.monolica)叶片凋落物和3种主要林下植物地上枯落物:黄蒿(Artemisiascoparia)、狗尾草(Setaria viridis)和芦苇(Phragmites communis)为研究对象,经过182天室内培养,分析了物种多样性和凋落物化学性质对混合凋落物的质量损失、土壤微生物量氮、土壤氮矿化及土壤呼吸的影响;同时,选取樟子松叶凋落物和黄蒿地上枯落物,经过18个月的野外原位培养,分析凋落物化学性质、氮添加及大中型土壤动物对混合凋落物质量损失、土壤微生物量氮、土壤矿质氮及土壤呼吸的影响,为半干旱区沙地人工林经营管理及生态修复提供科学依据。主要结果如下: 1)凋落物混合对混合凋落物质量损失、碳/氮比和木质素含量产生非加和作用,而其对混合凋落物多酚含量的影响表现为加和作用。促进作用比抑制作用普遍,且促进作用和抑制作用随培养时间变化而变化。同时,物种组成而不是物种丰富度显著影响了凋落物混合对混合凋落物质量损失的非加和作用,而物种组成和物种丰富度显著影响了凋落物混合对混合凋落物碳/氮比和木质素含量的非加和作用。此外,混合凋落物质量损失的变异系数随物种丰富度的增加而显著下降。 2)凋落物混合对土壤生化性质产生非加和作用。物种组成显著影响非加性的土壤微生物量氮和土壤氮矿化。混合凋落物化学多样性和化学组成与非加性的土壤微生物量氮和土壤氮矿化呈显著相关。与土壤氮转化不同的是,物种多样性(物种组成和丰富度)显著影响非加性土壤呼吸,混合凋落物化学多样性和组成与非加性土壤呼吸没有显著相关性。此外,物种非随机性丢失对土壤微生物量氮、土壤氮矿化及土壤呼吸显著影响的主要原因是不同物种组合的混合凋落物化学组分的变化。 3)氮添加、土壤动物去除及二者交互作用显著影响凋落物质量损失,而且其对凋落物质量损失的促进或抑制作用随季节变化而变化。同时,凋落物混合后对混合凋落物质量损失产生非加和作用。氮添加和土壤动物去除显著影响凋落物混合作用(加和或非加和作用),而且凋落物混合的非加和或加和作用随季节变化而变化。 4)凋落物添加、氮添加、土壤动物去除及三者交互作用显著影响土壤微生物量氮、土壤矿质氮及土壤呼吸,而且其促进或抑制的影响随季节变化而变化。凋落物混合对土壤微生物量氮、土壤矿质氮及土壤呼吸的作用均表现为加和作用。凋落物混合对土壤微生物量氮、土壤矿质氮及土壤呼吸的影响作用(加和或非加和作用)也随季节变化而变化,并且氮添加处理和土壤动物去除处理显著影响凋落物混合作用(加和或非加和作用)。