,增温对陆地生态系统凋落物分解的影响,2015.11.3,增温对陆地生态系统凋落物分解的影响2015.11.3,1,概念和基础知识,凋落物,全球变暖,研究意义,全球变暖对凋落物分解的影响,气候,凋落物质量,分解者,总结,研究方法,研究结果,问题与展望,概念和基础知识凋落物全球变暖研究意义全球变暖对凋落物分解的影,2,1.1,凋落物,凋落物也可称为枯落物或有机碎屑,是指在生态系统内,由植物产生并归还到,地面,作为分解者的物质和能量来源,借以维持生态系统功能的所有有机质的总称。,广义上：凋落物分为叶凋落物、死亡根系和倒木,1.1 凋落物凋落物也可称为枯落物或有机碎屑,是指在生态系统,3,1.1,凋落物,土壤发育,水文效应,物质循环,1.1 凋落物土壤发育,4,1.2,全球变暖,来源：,Climate Change 2014 Synthesis Report Summary for PolicymakersIPCC,1.2 全球变暖来源：Climate Change 2014,5,1.2,全球变暖,1.2 全球变暖,6,1.3,意义,凋落物分解对于土壤碳存储和养分的可利用性有重要影响,增温,对凋落物的分解速率有潜在的影响，而凋落物分解速率的改变会反作用于全球气温的变化,1.3 意义凋落物分解对于土壤碳存储和养分的可利用性有重要影,7,凋落物分解速率的主要由三大因子决定：,气候、凋落物质量、分解者,2 气候变暖对凋落物分解的影响,凋落物分解速率的主要由三大因子决定：2 气候变暖对凋落物分解,8,全球平均气温升高,改变降雨格局,气候变暖,2.1,气候因素,直接作用,间接作用,全球平均气温升高气候变暖2.1 气候因素直接作用间接作用,9,改变不同生态系统中水热条件,化学反应速率,降低土壤含水量,影响凋落物的分解,2.1.1 直接作用,湿度改变,温度升高,年平均气温,是陆地生态系统凋落物分解速率最密切相关的控制因子，可使凋落物分解率增加,改变不同生态系统中水热条件化学反应速率影响凋落物的分解2.,10,全球平均气温升高,改变降雨格局,气候变暖,2.1 环境因素,直接作用,间接作用,全球平均气温升高气候变暖2.1 环境因素直接作用间接作用,11,全球变暖,长期的作用影响地上植物群落的结构组成，特别是优势物种的功能型以及延长植物生长周期,凋落物质量和分解能力的改变,环境因素的改变，通过地上及地下生物群落的改变，影响凋落物质量和分解者。,2.1.2 间接作用,全球变暖长期的作用影响地上植物群落的结构组成，特别是优势物种,12,2.2 凋落物,全球变暖,原生物带植被丰富度和组成的剧烈变化,地上植物群落生产力和群落组成的改变,凋落物输入量,气候变暖对,凋落物输入量、凋落物物理特征和化学组分,的影响均可能作用于陆地生态系统凋落物分解过程。,凋落物质量,2.2 凋落物全球变暖原生物带植被丰富度和组成的剧烈变化凋落,13,2.2 凋落物,凋落物输入量,：与,植被生产力,有直接的关系。虽然升温对地上部分的生产力的影响是不一致的。但是，大多数研究结果表明升温增加了植被生产力。,Norby and Luo,(2004),整合分析表明，综合考虑所有的研究区域，升温平均增加了地上植被生产力达,19%,，然而这种响应会随着,MAT,的增加而降低。,2.2 凋落物凋落物输入量：与植被生产力有直接的关系。虽然升,14,2.,2 凋落物,凋落物质量,称之为,“,基质质量,”,，定义为凋落物的相对可分解性，其中包括诸如含有C、N、P养分元素的易分解组分和木质素、纤维素等难分解有机组分。,增温,植物群落原有物种短期内化学性质的改变,凋落物质量,群落中物种组成的长期变化,2.2 凋落物凋落物质量称之为“基质质量”，定义为凋落物的,15,2.,2凋落物,举例,：漆,姑草,增温,生物量增加,增加植物中C含量，而N浓度相对较低,增加凋落物的数量及C/N,降低分解率,2.2凋落物 举例：漆姑草增温生物量增加增加植物,16,2.,3,分解者,分解者主要包括节肢动物、蚯蚓、白蚁、昆虫等大型,土壤动物,以及细菌、放线菌、真菌等,微生物,，各种土壤分解者彼此相互作用、相互协调共同参与凋落物的分解过程。,地上凋落物经过土壤动物的物理破碎后则由大量的土壤微生物进行生物化学分解作用，将其进一步分解成为简单无机分子或转化为腐殖质。,2.3 分解者 分解者主要包括节肢动物、蚯蚓、,17,2.3.1 土壤动物,增温,不仅会影响土壤动物物种丰富度，对不同物种的差异性影响也会进一步地改变土壤动物的物种组成。,2.3.1 土壤动物增温不仅会影响土壤动物物种丰富度，对不,18,2.3.1 微生物,气候变暖对,微生物活性,、,微生物生物量,及,微生物群落结构,会产生直接或间接的影响，从而调控凋落物分解。,气候变暖可以通过对温湿度变化直接影响酶的活性，影响分解酶的总量和种类，同时影响微生物量和群落组成。微生物酶直接作用于有机质底物，参与凋落物分解过程，气候变暖对分解底物数量和质量的改变同样会影响微生物酶活性及其分解作用。,2.3.1 微生物 气候变暖对微生物活性、微,19,例如,：Suvendu,对 4 种理化性质不同的热带水稻生长的,土壤进行,了增温和升高CO,2,浓度处理，发现增温至 45时土壤微生物碳含量平均,升高41,.4%，同时微生物活性也显著,升高,。,2.3.1 微生物,例如：Suvendu对 4 种理化性质不同的热,20,例如：Julie,等通过两年的野外增温实验发现，微生物群落结构受到增温的强烈影响，同时细菌数量随温度升高显著下降而真菌群落数量显著增长，特别是外生菌根真菌，同时其相应的地上灌木树种也显著增加，这可能是由于微生物类群在应对外界环境变化时选择了不同的生活对策,。,2.3.1 微生物,例如：Julie等通过两年的野外增温实验发现，,21,3,总结,经过多年的研究，小结一下现有的试验方法、研究成果、存在的问题,3 总结经过多年的研究，小结一下现有的试验方法、研究成果、存,22,3.1,研究方法：,室内,缩微试验,原位,模拟增温试验（,OTC,、电缆加热、红外加热）,自然,梯度试验,3.1 研究方法：,23,研究结果,草原生态系统,湿地生态系统,森林生态系统,长期大尺度增温,短期小尺度增温,提高土壤氮的有效性,提高凋落物质量,促进凋落物分解,增温+相应的植物群落生长过程中群落组成改变的共同影响凋落物分解,研究结果草原生态系统湿地生态系统森林生态系统长期大尺度增温短,24,草原生态系统,湿地生态系统,森林生态系统,间接作用增温,直接作用,增温,增加水体温度,促进淋溶,促进凋落物分解,促进无脊椎动物的物理破碎,促进凋落物分解,研究结果,草原生态系统湿地生态系统森林生态系统间接作用增温直接作用增加,25,草原生态系统,湿地生态系统,森林生态系统,凋落物分解变化不显著或,降低,干旱季节土壤湿度变化产生的补偿机制抑制了温度升高导致的凋落物的分解速率增加,研究结果,草原生态系统湿地生态系统森林生态系统凋落物分解变化不显著或降,26,3.2,问题,与展望,重视多因子交互作用,自然条件下，凋落物分解过程受多因子的综合作用，探索多因素的分解模型可更为准确地预测凋落物分解速率及其对气候变化的反馈。比如，受水分限制的生态系统，增温处理对分解作用的影响可能是正向的，但是水分的限制却抵消了增温对分解作用的正效应。,3.2问题与展望 重视多因子交互作用,27,问题与展望,重视地下凋落物分解过程,研究,以往研究工作更多地侧重在地上凋落物分解过程，对地下凋落物分解作用相关知识的欠缺限制了地上与地下凋落分解过程研究的有效整合，以及对于二者对气候反馈机制的系统认知。,问题与展望 重视地下凋落物分解过程研究,28,问题与展望,考虑其他全球变化问题,全球气候变化不仅有大气温度的变化，还有,CO2,浓度的升高，降水格局的改变，全球氮沉降的增加等等。他们均会对凋落物分解产生一定的影响。,问题与展望 考虑其他全球变化问题,29,谢谢观看,欢迎大家提问讨论,谢谢观看,30,