李艷暉, 王瑜, 李砧, 麻秋團

二球懸鈴木凋落葉分解初期對水體總氮和總磷的影響研究

李艷暉, 王瑜, 李砧, 麻秋團

太原師范學(xué)院生物系, 山西 晉中 030619

為研究凋落葉在小型水體分解初期對水體N、P含量變化的影響, 在實驗室內(nèi)模擬了秋季二球懸鈴木()凋落葉在水體中短期分解的過程, 研究了不同質(zhì)量凋落葉分解對水體總氮(TN)、總磷(TP)的影響。結(jié)果表明: 二球懸鈴木凋落葉中磷(P)在10 h內(nèi)淋溶作用明顯, 水體TP含量在10 h內(nèi)持續(xù)上升; 而凋落葉質(zhì)量不同, 氮(N)快速淋溶時間不同, 1—2 g凋落葉發(fā)生在6 h內(nèi), 3 g凋落葉在24 h內(nèi)持續(xù)釋放N。二球懸鈴木凋落葉在水體分解4 d過程中, 均表現(xiàn)為N、P的整體釋放, 但N、P變化特征不同, 1—2 g凋落葉水體中TN峰值出現(xiàn)在48 h, 3 g凋落葉峰值在72 h; 而TP峰值分別為10 h(1 g)、72 h(2 g)和96 h(3 g)。隨凋落葉質(zhì)量增加, 水體TN、TP含量升高且差異顯著, 1 g、2 g和3 g凋落葉水體中的TN含量平均值分別為0.217 mg·L–1、0.475 mg·L-1和0.644 mg·L–1, TP含量平均值分別為0.132 mg·L–1、0.192 mg·L–1和0.302 mg·L–1。二球懸鈴木凋落葉水體TP顯著高于白蠟凋落葉水體TP, TN波動變化但整體上也高于白蠟落葉水體。

二球懸鈴木; 凋落葉; 分解初期; 總氮; 總磷

0 前言

凋落物的分解是森林生態(tài)系統(tǒng)和流域生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分循環(huán)和能量流動的重要過程。相較于陸地生態(tài)系統(tǒng)[1-3], 凋落物在水體中分解的研究相對薄弱, 現(xiàn)已有關(guān)于岷江上游高山森林河流[4-7]、長白山森林源頭溪流[8-9]、帽兒山溪流[10]、亞布力山澗溪流[11]、三峽香溪河流域[12-14]、九寨溝國家自然保護區(qū)高山湖泊[15]、太湖流域上游西苕溪源頭溪流[16]、三江平原沼澤濕地[17-18]、納帕海濕地[19]等凋落葉分解速率、營養(yǎng)元素動態(tài)變化特征及其影響因素的報道。影響凋落葉分解的因素主要有落葉自身性質(zhì)[19-20]、水體理化性質(zhì)如pH[21]、濕度[19, 22]、溫度[23]、水體凍融[4-6]、水流速度[6]、底棲無脊椎動物[8-11, 16], 甚至氮沉降、全球變暖、臭氧層破壞等全球變化[1]。

不同于陸地生態(tài)系統(tǒng)的是, 水域環(huán)境中水溫相對穩(wěn)定、水分供給充足、營養(yǎng)元素循環(huán)、交換速度快[4, 7], 因此, 凋落葉在水體中的分解速率均高于陸地生態(tài)系統(tǒng)[6, 13, 15, 24]。對于流動水體來說, 一定的水流速度使得營養(yǎng)元素的循環(huán)速度加快, 有利于細菌和真菌的定殖, 同時具有一定的沖刷作用, 加快了流動水體中葉片凋落物的分解。凋落葉在溪流中的分解一般可分為3個階段, 短暫的淋溶過程、微生物定殖與分解、底棲動物定殖與取食活動[8-10]。凋落葉浸泡在水中, 由于較強的淋溶作用, 可溶性物質(zhì)在分解初期(第1 d)的快速流失使得凋落葉干重損失率顯著[25], 在短期內(nèi)(3天), 凋落物干重流失率較高[13]且干物質(zhì)中磷含量降低[14]。因此, 落葉進入水體后在較短時間內(nèi)就可能釋放出大量的可溶性碳(C)、氮(N)、磷(P)等物質(zhì), 進而影響水體生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)鹽水平、生物群落組成與結(jié)構(gòu)以及重要生源要素的地球化學(xué)物質(zhì)循環(huán)。

目前, 水生態(tài)系統(tǒng)中凋落葉分解研究多集中在河流、溪流等流動水體中[4-14, 25], 對于水流緩慢或相對封閉如湖泊、池塘、人工湖等水體中凋落物分解研究較少, 且主要關(guān)注凋落葉在水體中的分解速率及其影響因素[24-26], 鮮有關(guān)于凋落葉在快速分解期(0—4 d), 尤其是1 d內(nèi)的分解特征及其對水體水質(zhì)影響[27]的報道。人工景觀水體是一類特殊的小型水生態(tài)系統(tǒng), 其周邊常分布有大面積的草坪及觀賞樹種。這類水體往往由于其自身容量小、水流速度緩慢、自凈能力有限, 多處于人口密集區(qū)等而受到了嚴重的污染。秋季是我國北方大量樹種樹葉集中凋落的時期, 尤其在遭遇大風(fēng)、降溫、降雨天氣時, 樹葉會大量掉入水中或隨地表徑流進入水體。而秋末的凋落物往往具有豐富的可溶性組分[6], 進入水體后通過淋溶作用在短期內(nèi)釋放大量的溶解性物質(zhì), 研究表明, 凋落葉在流動或靜止水體中的淋溶階段均主要出現(xiàn)在第1天[25], 這些于短期內(nèi)暴發(fā)性進入水體的外源性營養(yǎng)物將可能對小型水體生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)循環(huán)和能量流動產(chǎn)生顯著影響, 進一步加劇水體污染或造成水質(zhì)惡化。

懸鈴木()為懸鈴木科落葉喬木, 包括一球懸鈴木()、二球懸鈴木()和三球懸鈴木(), 大型單葉互生, 葉被樹枝狀及星狀絨毛[28], 是典型的闊葉速生樹種, 樹形優(yōu)美且抗逆性強, 被譽為“行道樹之王”, 在我國被廣泛種植。二球懸鈴木是太原市常見的行道和園林綠化樹種, 也是太原師范學(xué)院校園內(nèi)主要的行道綠化樹木, 本文以二球懸鈴木凋落葉為研究材料, 在實驗室內(nèi)模擬了北方秋季小型水體中落葉N、P營養(yǎng)元素的短期動態(tài)釋放過程和對水質(zhì)的影響, 并同白蠟落葉釋放特征進行比較, 以探究二球懸鈴木凋落葉養(yǎng)分在水體中的快速釋放特征及可能造成的水體污染程度, 為小型水體富營養(yǎng)化的防治和城市園林綠化樹種選種提供一定的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

為減少大氣塵埃、蟲害等因素對落葉分解的影響, 于2019年秋季, 收集太原師范學(xué)院(39°91′N, 116°41′E)校園內(nèi)新鮮凋落的二球懸鈴木()樹葉, 去除落葉上泥沙等雜質(zhì), 于通風(fēng)、陰涼處自然晾干, 105 ℃殺青15 min, 60 ℃烘干至恒重, 收集入密封袋中, 密封袋口于室溫、黑暗處保存, 以供后續(xù)實驗所需。

1.2 實驗設(shè)計和處理方法

選取5個長30 cm、寬20 cm、高20 cm的玻璃水缸(容積為12 L)作為模擬小型水體的裝置, 一個作為對照組, 加入7 L蒸餾水, 不加落葉; 其余4個水缸中各裝入7 L蒸餾水, 分別準確稱取上述烘干至恒重的二球懸鈴木凋落葉1 g、2 g、3 g以及白蠟凋落葉(經(jīng)上述同樣處理)2 g, 放于4個水缸中, 用玻璃棒將落葉攪勻。實驗期間實驗室內(nèi)溫度為(16±1) ℃ (山西省秋季平均氣溫), 于處理后的2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、24 h和96 h, 分別取各水缸中適量體積水樣用于總氮(TN)和總磷(TP)的測定。另外, 分別于處理后36 h、48 h、60 h、72 h、84 h和36 h、48 h、72 h、120 h, 取二球懸鈴木落葉水體中適量體積水樣用于TN和TP的測定。實驗期間, 對照組水體中TN含量(0.061±0.01) mg·L-1和TP含量(0.012±0.00) mg·L-1穩(wěn)定。用蒸餾水補足因蒸發(fā)或取樣造成的水量損失。

1.3 測定方法

按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)[29], 分別采用過硫酸鉀氧化—紫外分光光度法和鉬銻抗分光光度法測定水體總氮(TN)和總磷(TP)含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析采用Excel 2010和SPSS16.0軟件, 利用單因素方差分析(One-way ANOVA)中最小顯著性差異法(LSD)和Duncan法比較不同時間水體TN和TP變化差異; 采用Pearson相關(guān)分析法分析TN和TP之間的相關(guān)性; 利用獨立樣本t檢驗, 比較不同二球懸鈴木凋落葉和白蠟凋落葉釋放物對水體TN、TP影響的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量二球懸鈴木凋落葉分解對水體TN的影響

不同質(zhì)量的二球懸鈴木凋落葉在水體分解過程中對水體TN的影響如圖1所示?？芍? 不同質(zhì)量的凋落葉分解釋放物質(zhì)到水體中, 引起水體TN含量變化的整體趨勢不同。1 g落葉的水體中, TN呈波浪型的波動變化(0.096—0.334 mg·L-1), 快速釋放高峰在2—6 h, 釋放物相對增長率為91.7%。2 g落葉體系中, 水體TN在0.205—0.670 mg·L-1間波動, 快速釋放高峰在8—10 h間, 釋放物相對增長率為130.2%; 在36 h內(nèi)水體TN呈上升—下降—上升—下降—上升的變化, 于48—60 h達峰值后下降并逐漸趨于穩(wěn)定, 葉片中N元素的變化為釋放—吸收—釋放—吸收—釋放。而3 g落葉體系中, 水體TN在0.195—0.878 mg·L-1范圍內(nèi)波動, 呈上升—下降—上升—下降的變化, 快速釋放發(fā)生在2—4 h內(nèi), 釋放物相對增長率達167.7%, 之后在4—12 h內(nèi)緩慢上升, 于24 h和72 h時分別達到第2次和第3次釋放小高峰, 但相對釋放增長率低于30%。1 g和2 g凋落葉水體在1—4 d內(nèi)TN變化為先上升后下降, 而3 g水體中TN為持續(xù)下降。

二球懸鈴木凋落葉在水體0—4 d分解過程中氮元素整體上表現(xiàn)為釋放, 且隨凋落葉質(zhì)量增加, 水體TN含量顯著升高(如圖1所示), 導(dǎo)致水質(zhì)下降, 1 g、2 g和3 g凋落葉水體中的TN含量平均值分別為(0.217±0.07) mg·L-1、(0.475±0.17) mg·L-1和(0.644±0.17) mg·L-1, 凋落葉水體TN為Ⅱ—Ⅲ類地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB38382—2002); 但釋放特征有所不同, 具體表現(xiàn)在: 1)1—2 g落葉快速釋放發(fā)生在進入水體10 h內(nèi), 而3 g落葉的快速釋放發(fā)生在進入水體4 h內(nèi); 2)釋放物達峰值時間不同, 1—2 g落葉的水體中TN最大值均出現(xiàn)在48 h, 而3 g落葉水體中TN于72 h時達最高值。

2.2 不同質(zhì)量二球懸鈴木凋落葉分解對水體TP的影響

不同質(zhì)量的二球懸鈴木凋落葉在水體中分解不同時間后對水體TP的影響如圖2所示。1 g凋落葉水體中TP含量在0.046—0.216 mg·L-1間波動變化, 表現(xiàn)為上升—下降—上升—下降; 2 g和3 g落葉水體中TP含量分別在0.096—0.281 mg·L-1和0.121— 0.456mg·L-1間變化, 并且在0—3 d內(nèi)變化趨勢基本一致, 均表現(xiàn)為上升—下降—上升—下降—上升的動態(tài)變化, 對應(yīng)于凋落葉中P元素的釋放—吸收—釋放—吸收—釋放變化。3種質(zhì)量凋落葉水體中, TP含量都于10 h時達24 h內(nèi)高峰, 其中, 1 g凋落葉在2—10 h內(nèi)的TP相對增長率最高, 達369.6%。

注: 柱狀圖上不同小寫字母表示同一時間不同質(zhì)量間的差異顯著性(P<0.05); 不同大寫字母表示同一質(zhì)量不同時間的差異顯著性(P<0.05)。下同。

Figure 1 Effects of foliar litter decomposition ofwith different mass on total nitrogen in water

圖2 不同質(zhì)量二球懸鈴木凋落葉分解對水體TP的影響

Figure 2 Effects of foliar litter decomposition ofwith different mass on total phosphorus in water

從整體上看, 不同質(zhì)量的二球懸鈴木凋落葉在水體中均呈現(xiàn)P釋放狀態(tài)。隨水體中凋落葉質(zhì)量增加, TP含量增高顯著(除12 h外), 水質(zhì)明顯下降, 1 g、2 g和3 g凋落葉水體中的TP含量平均值分別為(0.132±0.04) mg·L-1, (0.192±0.06) mg·L-1和(0.302±0.09) mg·L-1, 凋落葉水體TP為Ⅲ—Ⅴ類地表水環(huán)境質(zhì)量標準。但不同質(zhì)量落葉的釋放特征不同, 表現(xiàn)在: 1 g質(zhì)量凋落葉體系中TP在10 h時(24 h內(nèi))達到峰值(0.216 mg·L-1), 隨后呈現(xiàn)連續(xù)吸附—連續(xù)釋放的波動變化; 2—3 g質(zhì)量凋落葉連續(xù)釋放10 h后, 呈現(xiàn)出明顯的吸附—釋放—吸附—釋放態(tài)勢, 2 g落葉體系中, TP于72 h時達到最大值, 而3 g落葉水體TP含量繼續(xù)升高, 于120 h時達高峰, 即隨落葉質(zhì)量升高, 水體TP峰值出現(xiàn)時間后移。

Pearson相關(guān)性分析結(jié)果表明, 二球懸鈴木凋落葉在分解過程中, 水體TN和TP兩者之間有顯著的正相關(guān)關(guān)系(=0.816,=0.01)。因P元素多存在于易溶性組分中, 在0—10 h內(nèi)持續(xù)升高, 隨著微生物生長消耗且P釋放量低于N, 在12—36 h內(nèi)P呈現(xiàn)整體吸附, P在一定程度上制約著N的吸收和釋放。

2.3 二球懸鈴木和白蠟凋落葉分解對水體TN、TP影響的差異

為進一步闡明二球懸鈴木凋落葉在水體分解過程中的特征, 比較了相同實驗條件和體系下, 相同質(zhì)量(2 g)的二球懸鈴木和白蠟凋落葉在分解過程中對水體TN(圖3)和TP(圖4)含量影響的差異。如圖3所示, 二球懸鈴木凋落葉水體中TN含量在2 h、10 h和96 h時均極顯著(<0.01)高于白蠟凋落葉水體中TN, 在6 h和12 h顯著(<0.05)高于白蠟凋落葉水體TN含量, 僅8 h顯著低于白蠟凋落葉水體TN含量, 4 h和24 h則無明顯差異。二球懸鈴木和白蠟凋落葉水體TN含量平均值分別為0.374±0.12 mg·L-1和(0.298±0.11) mg·L-1, 均屬于Ⅱ類地表水環(huán)境質(zhì)量標準。

從圖4可知, 除6 h時TP含量差異為顯著外, 二球懸鈴木凋落葉水體的TP含量均極顯著高于白蠟凋落葉水體中TP, 2種凋落葉在進入水體24 h內(nèi)釋放量達峰值時間不同, 二球懸鈴木凋落葉于10 h, 而白蠟凋落葉于12 h出現(xiàn)峰值。二球懸鈴木和白蠟凋落葉的分解使得水體TP平均含量分別為(0.186±0.05) mg·L-1和(0.070±0.01) mg·L-1, 前者為Ⅲ類、后者為Ⅱ類地表水標準。

注: 柱狀圖中*表示差異顯著(P<0.05), **表示差異極顯著(P<0.01), 下同。

Figure 3 Effects of foliar litter decomposition.andon total nitrogen in water

圖4 二球懸鈴木和白蠟凋落葉分解對水體TP的影響

Figure 4 Effects of foliar litter decomposition ofandon total phosphorus in water

綜上, 二球懸鈴木和白蠟落葉釋放氮、磷元素的動態(tài)變化特征不同, 說明兩個不同樹種凋落葉本身葉結(jié)構(gòu)和初始養(yǎng)分含量存在著顯著差異。

3 討論

大多學(xué)者認為凋落物的分解可分為兩個過程, 第一階段是短暫的物理過程, 植物體內(nèi)易溶組分(有機酸、糖類、蛋白質(zhì)等)的快速溶解; 第二階段是微生物及酶對難溶性物質(zhì)的緩慢分解[13, 30–33]。淋溶階段是在凋落葉分解過程中具有重要作用, 對后續(xù)生物定殖起著重要影響[25]。研究表明, 五裂槭()、扇葉槭()和黃櫨(var.)葉片在河流中前3 d內(nèi)的干重流失率較高[13], 一些水生植物如蘆葦()、馬來眼子菜()和荇菜()在冬季(水溫9.01—18.38 ℃)快速分解階段為前4 d[32], 茭草()、蓮()、菹草()和狐尾藻()在20 ℃左右快速分解階段為前4 d[33], 亞熱帶地區(qū)8種常見樹種在流水(23.58 ℃)和靜水(28.58 ℃)水體中淋溶階段主要出現(xiàn)在第1天[25], 說明不同凋落葉在不同溫度的水體中淋溶作用發(fā)生的時間存在差異。本研究中二球懸鈴木落葉16℃、浸泡6 h內(nèi), 水體TN、TP含量顯著上升, 表明發(fā)生了明顯的淋溶作用, N、P等營養(yǎng)元素迅速釋放, 但氮、磷淋溶作用持續(xù)時間不同。3種質(zhì)量凋落葉浸泡于水中, 水體TP含量均在0—10 h內(nèi)持續(xù)上升而后下降, 磷的淋溶階段主要在0—10 h內(nèi); 而1—2 g凋落葉水體中TN含量在0—6 h內(nèi)上升后即下降, 淋溶主要發(fā)生在0—6 h, 3 g凋落葉水體中TN含量在24 h內(nèi)持續(xù)升高, 淋溶階段主要在第1 d。這可能與N、P元素在植物體內(nèi)的化學(xué)形式、所組成物質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及它們的初始質(zhì)量不同有關(guān), P在植物組織中主要以磷酸根離子或化合物的形態(tài)存在, 而N是構(gòu)成蛋白質(zhì)、核酸、磷脂、葉綠素等活細胞賴以生存的結(jié)構(gòu)或功能成分, 磷的釋放優(yōu)先于氮[23, 30, 33], 在淋溶期即使是同種落葉, 隨質(zhì)量變化, N的變化也是無規(guī)律的[5]。

凋落物分解是一個復(fù)雜的過程, 受到諸多因素的影響, 例如凋落物初始C、N、P含量、木質(zhì)素含量和C/N值等, 不但影響凋落物的分解速率[23, 31, 33–35],而且在很大程度上決定了落葉養(yǎng)分的固定和礦化[36–37], 導(dǎo)致其釋放量的不同。從整體上看, 水體TN和TP含量隨二球懸鈴木凋落葉質(zhì)量增加而顯著增加, 但不同質(zhì)量的二球懸鈴木凋落葉分解釋放N、P特征存在差異。在1—4 d分解期間, 1—2 g二球懸鈴木落葉同菹草分解中氮含量變化過程一致, 先上升后下降[30], 而3 g水體中TN為先下降后上升, 可能原因是3 g落葉中其初始可溶性氮物質(zhì)含量高, 在24 h內(nèi)一直處于快速淋溶釋放階段, 而隨著微生物的生長需求, 發(fā)生了N的吸附。而磷經(jīng)過10 h的快速淋溶損失后, 1 g凋落葉水體中呈現(xiàn)明顯的連續(xù)吸附—釋放過程, 2—3 g落葉體系中10—72 h內(nèi)變化趨勢一致, 下降—升高—下降再升高的波浪式變化。隨凋落葉質(zhì)量增加, 1—4天內(nèi), 水體TP峰值出現(xiàn)時間依次為10 h、3 d和4 d, TN峰值依次為2 d、2 d和3 d。表明同一種樹木的凋落葉, 其分解過程中N、P釋放特征隨質(zhì)量的不同呈現(xiàn)出不同的變化, 同落葉初始基質(zhì)含量存在差異有關(guān)外, 還存在著其他影響因素。

溫度被認為是影響凋落物分解的重要物理因素, 本模擬研究在16 ℃下進行, 溫度不是主要的影響因子, 但穩(wěn)定的水溫為模擬體系中微生物的生長、繁殖提供了一定有利條件。1—2 g二球懸鈴木凋落葉中N在6—8 h時表現(xiàn)為吸附, 可能是由于微生物在落葉中定殖、生長, 當(dāng)枯落物營養(yǎng)供給不能滿足微生物生長所需時, 微生物就會從外界環(huán)境中吸收, 表現(xiàn)為對N的需求; P的明顯吸附發(fā)生在12 h和36 h, 說明隨著N的動態(tài)變化, 微生物生長的限制因子在不斷地變化, 而P釋放量整體上小于N, 因此, P的釋放與吸附成為落葉分解的限制因子, 在起始的36 h內(nèi), 微生物處于初期建群階段, 對營養(yǎng)元素的需求受到落葉初始基質(zhì)質(zhì)量、比例的限制, 這可能也是二球懸鈴木凋落葉N、P元素釋放的相關(guān)性的原因之一[38–41]。當(dāng)水體微生物和真菌固定的養(yǎng)分滿足其生長繁殖所需、群落基本穩(wěn)定后, 就開始了微生物對落葉的生物分解作用, 導(dǎo)致N、P等釋放, 表現(xiàn)為在36—48 h內(nèi)水體中TN、TP含量的一致升高, 48 h之后不同質(zhì)量懸鈴木落葉水體中TN、TP變化的不同。3 g凋落葉水體中, TN和TP變化基本一致, 拐點出現(xiàn)在72 h后, 進一步說明不同質(zhì)量凋落葉分解過程中營養(yǎng)元素含量變化不同除了同其初始質(zhì)量相關(guān)外, 與微生物的分解活動有著密不可分的聯(lián)系, 但具體的影響機制目前還尚未明確, 需進一步深入研究, 以期揭示不同樹種凋落葉分解過程中細菌、真菌群落的發(fā)生、發(fā)展和演替過程和機制。

凋落葉在水體中的分解還受葉片自身性質(zhì)的影響, 例如葉片厚度、比葉面積等, 石櫟()葉片N、P含量高于山胡椒(), 但石櫟葉片厚度顯著大于山胡椒, 使得分解初期石櫟葉分解速率低于后者[16]。二球懸鈴木凋落葉在水體0—4 d分解過程中, 氮、磷整體上表現(xiàn)為動態(tài)變化的釋放過程, 結(jié)果同趙勇等[31]一致, 法國梧桐落葉(又稱三球懸鈴木,)在0—9 d內(nèi)向水中釋放氮素, 0—4 d落葉中磷含量呈下降趨勢, 表明同屬植物間物種差異較小。而對比二球懸鈴木和白蠟凋落葉分解特征, 整體上前者釋放氮、磷量都高于白蠟, 兩者凋落葉分解過程中N、P元素的釋放存在明顯的物種差異?？赡艿脑蚴? 1)兩種凋落葉初始基質(zhì)成分N、P 含量、C/N、C/P、木質(zhì)素和纖維素等存在差異, 不同凋落葉分解速率的主控因子存在差異[42–43]; 2)凋落物本身性質(zhì), 如葉結(jié)構(gòu)、質(zhì)地等。二球懸鈴木葉片大, 較薄, 非革質(zhì), 而白蠟葉表面具角質(zhì)層。研究表明, 葉表面角質(zhì)層的有無及其厚度是影響凋落葉分解速度的原因之一, 木荷()凋落葉分解較青岡()慢, 其原因之一是其葉表面角質(zhì)層較青岡厚[43]。黧蒴錐()凋落物失重率小于尾葉桉()的可能原因為其葉表面存在的角質(zhì)層對真菌菌絲入侵有阻滯作用[2], 同時對水進入葉內(nèi)起到了阻滯作用, 導(dǎo)致凋落物分解減慢。

4 結(jié)論

(1)二球懸鈴木凋落葉中N、P快速淋溶的時間不同, P發(fā)生在凋落葉進入水體0—10 h內(nèi), 同凋落葉質(zhì)量無關(guān); 而N的快速淋溶同凋落葉質(zhì)量有關(guān), 1—2 g落葉在0—6 h內(nèi), 而3 g落葉在1 d內(nèi)。

(2)隨二球懸鈴木凋落葉質(zhì)量增加, 水體TN、TP含量顯著升高, 表現(xiàn)為N、P的整體釋放, 但N、P元素釋放特征存在差異, 同凋落葉的初始基質(zhì)質(zhì)量、微生物生長繁殖對營養(yǎng)元素的需求等有關(guān)。

(3)二球懸鈴木凋落葉N、P釋放量整體上高于白蠟凋落葉, 物種間差異顯著。

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Effects of early decomposition ofleaf litters on water TN, TP

LI Yanhui, WANG Yu, LI Zhen, MA Qiutuan

Biology Department of Taiyuan Normal University, Jinzhong, Shanxi 030619, China

In order to study the effects of foliar litter decomposition in early stage on water total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP), short-term decomposition process ofleaf litters in autumn was simulated in the lab, the decomposition influence of different leaf masses on TN and TP was studied. The results showed that TP content continuously increased in 10 hours as a result of obvious phosphorus eluviation within 10 hours. The eluviation time of nitrogen varied with foliar leaf mass, for 1-2 g of litter, eluviation occurred within 6 hours, and 3 g of litter continuously released nitrogen within 24 hours. On the whole, the nitrogen and phosphorus were released obviously during the decomposition ofdeciduous leafin water for 4 days, but the nitrogen and phosphorus release dynamics varied. TN content peaked at 48 hours and 72 hours in the water of 1-2 g and 3 g leaf litters respectively, while maximal TP appeared at 10 hours, 72 hours, and 120 hours in the water of 1 g, 2 g, and 3 g leaf litters, respectively. TN and TP in water significantly increased simultaneously with the rise of leaf mass, average value of TN content was 0.217 mg·L-1, 0.475 mg·L-1, and 0.644 mg·L-1, and that for TP was 0.132 mg·L-1, 0.192 mg·L-1, and 0.302 mg·L-1, respectively in the water of 1 g, 2 g, and 3 g foliar litters. TP content in water ofleaf litters was significantly higher than that of, TN fluctuated and also higher than that of.

; foliar litter; early decomposition; TN; TP

10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.06.024

S719

A

1008-8873(2020)06-191-08

2020-02-05;

2020-03-08基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(51709197); 山西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(2019500)

李艷暉(1977—), 女, 山西陽泉人, 博士, 講師, 主要從事淡水污染生態(tài)學(xué), E-mail: liyh7822@163.com

李艷暉, 王瑜, 李砧, 等. 二球懸鈴木凋落葉分解初期對水體總氮和總磷的影響研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2020, 39(6): 191–198.

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