Journal of Ecology | 抑制根系凋落物分解的几个条件

凋落物分解速率的影响因子包括凋落物的质量、土壤条件及复杂的生物交互作用。生物交互引起的根系性状的改变会潜在影响其分解速率。植物的多样性也会通过影响土壤微环境减慢或促进凋落物分解。此外，在有活体植物存在的条件下，根系凋落物的分解速率会发生显著变化，这种现象被称为根际激发效应。凋落物在其产生地附近的分解速度更快（主场优势效应），凋落物分解的主场优势与其特化的分解者群落有关。因此，凋落物分解受多种机制影响，但这些影响因素的相对重要性尚不清楚。

本研究首先通过种植单一草本植物和四个草本植物混合的盆栽来获取根凋落物，之后将6类凋落物（四个物种单独种植产生的凋落物、多种植物混种时产生的凋落物、单一植物群落产生的凋落物人工混合）置于单一植物群落、混合植物群落和没有植被的土壤中进行分解，以揭示单一植物群落和多种植物混种下根系凋落物分解的差异，并提出以下假设:1）多物种混合的凋落物分解速率比单一物种凋落物分解速率快；2）自然混合的凋落物比人工混合的凋落物分解得更快；3）相比于未种植植物的土壤，根凋落物在有植物群落存在时分解速率快。

研究结果显示：1）多物种混合的根凋落物降解速率显著低于单一物种，这表明多物种根系间的相互作用并不影响根凋落物的质量。混合根凋落物分解慢可能是由于不同物种根系凋落物间的化学作用。虽然高质量凋落物添加可以通过刺激分解者来促进其它凋落物分解，但高氮含量也会导致不易分解复合物产生，例如可能通过在酚类或醌类化合物上添加氨基导致其难以分解。混合群落凋落物分解的化学分析可以检验这种相互作用是否会减慢凋落物分解。2）自然混合的凋落物和人工混合的凋落物分解速率没有显著差异。3）没有植被的土壤根凋落物分解快。植物根系分泌物可以作为土壤微生物的碳和养分来源，分泌物的产生可能使微生物群落向消耗根系分泌物特化，而不是进行根凋落物分解。另外，本研究并未发现主场优势效应，可能是由于实验时间过短，尚未形成物种特化的微生物群落。

图1. 不同植物群落（a）和凋落物类型（b）根凋落物分解速率。Ao:黄花茅；ArtMix：人工混合；So：无植物种植；Dg:鸭茅；Lv：法国菊；Mix：自然混合；Ra：酸模。

图2. 单一物种和混合物种根凋落物放置在单一植物种植群落（灰色）和混合植物群落下的分解（A），每个人工混合凋落物的预期分解速率和实际分解速率（B）。

图3. 每类根凋落物在有植物存在和没有植物的土壤下平均剩余生物量。

图4. 在植物和根凋落物对应（非斜线填充）和不对应（斜线填充）条件下根的分解速率。

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