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20世纪90年代以来,生物多样性与生态系统功能之间的关系日益受到人们关注,也是近年来生态学的研究热点。凋落物分解是一种重要的生态系统过程,是碳循环和养分循环的重要途径,例如,每年90%陆地生态系统产生的生物量都会以凋落物的形式回归到生态系统中,来维持生态系统的正常运转。因此,生物多样性对凋落物分解作用的影响,是生物多样性与生态系统功能之间关系研究的重要内容。本实验通过室内培养箱分解实验和野外原位分解实验,从气候因素、凋落物基质质量和土壤微生物三个方面,探讨了物种多样性、遗传多样性对凋落物分解过程的影响。 室内培养箱培养实验的目的是为了研究亚热带阔叶林叶凋落物组成的物种多样性、遗传多样性对凋落物本身分解作用的影响,物种多样性、遗传多样性分别设置了1、2、4个物种和家系等三个多样性水平,共计八个物种多样性、遗传多样性组合处理,研究对象为拟赤杨(Alniphyllum fortunei)、香樟(Cinnamomum camphora)、虎皮楠(Daphniphyllum oldhamii)和山桐子(Idesiapolycarpa)。实验结果表明,相同的培养条件下,凋落物的分解速率随遗传多样性的增加而增加;凋落物的混合效应对分解速率产生的是加性效应。凋落物组成是影响凋落物质量失重率最显著的因素,也就是说,不同的物种、家系组合在一起,即便具有相同的家系数量,分解速率也存在着差异。凋落物的初始基质质量对分解作用影响较大,初始的N含量、N∶P比与凋落物失重率之间均存在负相关的关系,而凋落物失重率随着初始P含量增加而呈现先下降后上升的变化规律,随C∶N比增加呈现先上升后下降的变化规律,这些结果与前人的研究结果有所不同,可能是因为与叶片的其它性状相关,如拟赤杨凋落物的初始N含量高,但其叶背覆绒毛,减小了与土壤的接触面积,分解速率减慢。 野外森林群落分解实验是利用分解袋原位分解的方法,将香樟和虎皮楠单家系叶凋落物放置在具有不同树木多样性(物种多样性和遗传多样性)水平的样地中,来研究分解环境中树木的物种多样性、遗传多样性对叶凋落物分解的影响。在分解过程中,环境中的物种多样性、遗传多样性对凋落物质量减少率并没有显著的影响;凋落物中C、N、P的浓度在不同树木多样性处理间无显著差异,虎皮楠叶凋落物的N、P浓度在分解183天后有所升高,发生了N、P的富集现象;分解前微生物群落Shannon指数(H)和Pielou均匀度指数(J)在各多样性处理间无显著差异,但分解183天后,微生物群落Shannon指数(H)和Pielou均匀度指数(J)在不同树木多样性处理间存在显著差异。微气候、凋落物初始基质质量和微生物群落均对凋落物的分解产生显著的影响。 综合室内培养箱实验和野外原位培养试验,我们认为,生物多样性对凋落物分解产生间接的影响,物种多样性、遗传多样性主要是通过改变区域内凋落物的组成成分,使基质质量不同的叶凋落物混合在一起,同时也为微生物提供了不同的生境,改变微生物群落,尤其是真菌群落与细菌群落的比例,这些因素共同影响了叶凋落物的分解速率。