叶片凋落物分解速率及其温度敏感性随海拔梯度的变化

Litter decomposition is a biogeochemical process fundamental to element cycling in forest ecosystems, and influences plant productivity and carbon (C) cycle. Climate has long been considered as the dominant factor on litter decomposition rate. The project aims to conduct a two-year experiment of leaf litter decomposition along elevation gradients on three mountains in Southwest China. Litterbag technique will be used to quantify the decomposition rates of single and mixed leaf litter of two species along each elevational gradient (with a total of 6 species, 15 forest sites, and 3 mountains). We will measure temperature and moisture of air and surface soil, the concentrations of C, nitrogen (N), phosphorus (P), lignin and cellulose in the litter, and microbe-related factors in the surface soil. We will further explore the effects of climate, litter quality and decomposer traits on litter decomposition rates and their sensitivity to temperature. Overall, this project aims to investigate the driving mechanisms of litter decomposition rates and their sensitivity to temperature along elevation gradients. Knowledge gained from this project can potentially improve the litter decomposition module in the Earth System Models by providing better parameters and new mechanisms.

凋落物分解是森林生态系统碳、氮等元素循环的核心过程，气候是影响凋落物分解最主要的环境因子。申请人拟在我国西南山地设置三条海拔梯度，使用分解袋法对各个海拔高度森林样地的两个物种及其混合叶凋落物，进行为期两年的分解实验，以探讨气候、凋落物质量和分解者特征等气候和生物因子对凋落物分解速率及其温度敏感性的影响，查明影响森林凋落物分解速率的主导因子。测定的主要指标有：空气和土壤5 cm温度和湿度，初始和分解过程中凋落物碳(C)、氮(N)、磷(P)、木质素和纤维素含量，表层土壤的理化性质、微生物生物量及其群落组成以及土壤胞外酶活性等。本项目可望阐明不同海拔梯度凋落物分解的控制因素，完善凋落物分解及其温度敏感性的研究方法，并为校正模拟凋落物分解过程的地球系统模型提供参数。

本项目主要在我国西南3个不同山地(云南省哀牢山、四川省贡嘎山和毕棚沟)，分别沿海拔梯度使用“分解袋法”开展了为期２年的叶凋落物分解实验，探讨叶凋落物质量和土壤微生物特征对分解速率及其温度敏感性的影响。.项目开展以来，已完成对3个不同山地及不同海拔样地内两个物种及其混合叶凋落物残留率的计算，并使用指数衰减模型计算出样方水平凋落物分解速率。第二，基于样方内逐小时连续观测的土壤5 cm温度数据，获得各样方凋落物分解期间土壤5 cm的年均温、年较差、最湿季均温和最旱季均温，并探讨了各海拔梯度下气候因子与凋落物分解速率之间的关系。完成了分解初期、1年后和2年后的凋落物的C、N含量的测定，并探讨了不同海拔梯度的凋落物质量(C、N、C:N比)与分解速率的关系。测定了表层土壤(0–10 cm)中微生物生物量碳、氮的含量，以分析分解者群落特征对凋落物分解速率的影响。另外，分别在不同山地，建立了样方尺度凋落物分解速率与对应土壤5 cm年均温(T)的关系，获取了三个山地各种凋落物分解温度敏感性系数，并进一步讨论了影响凋落物分解温度敏感性的控制因子。