阿拉斯加沿海湿地中鹅类食草对早期凋落物分解的影响：揭示生态系统碳氮循环的关键机制

《Plant and Soil》：Goose herbivory effects on early-stage litter decomposition in coastal Alaskan wetlands

为探究食草动物对凋落物分解率的影响机制，犹他州立大学等机构的研究人员开展了以鹅类食草对阿拉斯加沿海湿地早期凋落物分解影响为主题的研究。结果表明，食草动物引起的凋落物质量变化影响分解率，且栖息地对分解的影响因凋落物质量而异，这对理解生态系统碳氮循环有重要意义。

　　在北极和亚北极地区，生态系统的碳（C）和氮（N）循环对全球气候变化有着重要影响，而食草动物在其中扮演着关键角色。然而，食草动物究竟如何影响凋落物分解这一关键过程，目前还存在诸多争议。一方面，食草动物可以通过改变凋落物质量、影响土壤小气候等多种方式作用于凋落物分解，但这些生物和非生物变化的相对重要性尚不明确；另一方面，在北极和亚北极生态系统中，食草动物对分解率的影响究竟是正面还是负面，取决于多种复杂因素。为了深入探究这些问题，来自犹他州立大学（Utah State University）等机构的研究人员开展了相关研究，研究成果发表在《Plant and Soil》上。

研究人员采用了凋落物袋实验（litter bag study）这一关键技术方法，选取了阿拉斯加育空 - 库斯科维姆河（Yukon-Kuskokwim，Y-K）三角洲的沿海湿地作为研究地点。在实验中，研究人员收集了代表放牧和未放牧植被条件的两种凋落物类型，即高质量凋落物（类似放牧后的凋落物）和低质量衰老未放牧凋落物，并将它们分别放置在 “放牧草坪（grazing lawn）” 和未放牧的草甸中进行为期一年的分解实验。同时，研究人员还监测了每个栖息地类型的非生物条件，包括土壤温度、紫外线辐射、穿透雨和土壤含水量。

研究结果如下：

1. 分解率：凋落物类型显著影响灰分自由干质量（AFDM）损失，且与栖息地和收集周数存在交互作用。总体而言，绿色凋落物（代表高质量凋落物）比衰老凋落物分解更快。但在实验初期（0 - 3 周），衰老凋落物分解更快，而在 9 周和 52 周后，绿色凋落物分解更快。绿色凋落物在草甸中的分解速度比在放牧草坪中快，衰老凋落物则相反。
2. 凋落物营养成分和化学组成：碳（C）浓度受凋落物类型、收集周数和栖息地的交互影响。实验初期，衰老凋落物的 C 损失更多，而 9 周后绿色凋落物的 C 损失更多。氮（N）浓度受凋落物类型和收集周数的交互影响，绿色凋落物的 N 损失比例更大，衰老凋落物在某些时期 N 含量增加。C:N 比受凋落物类型和收集周数的交互影响，绿色凋落物的 C:N 比始终低于衰老凋落物。纤维素和木质素的剩余百分比受凋落物类型、栖息地和收集周数的三方交互影响，不同凋落物在不同阶段和栖息地的损失情况不同。
3. 环境因素：放牧草坪的白天土壤表面温度、紫外线辐射、穿透雨体积和土壤含水量均高于未放牧草甸。然而，AIC 模型选择表明，凋落物类型和栖息地类型的交互作用比凋落物类型和任何测量的环境因素都更能解释质量剩余的差异。

研究结论和讨论部分指出，该研究支持了凋落物质量影响分解率的假设，高质量凋落物在一年内质量损失更大。但栖息地类型在分解过程中发挥了更为复杂的作用，与预期不同，高质量凋落物在未放牧栖息地分解更快，低质量凋落物在放牧栖息地分解更快。这表明凋落物质量和栖息地的交互作用以意想不到的方式影响凋落物分解，可能存在其他变量，如微生物群落，与凋落物质量或环境因素相互作用来影响分解。此外，研究还发现冬季分解在整个分解过程中占重要比例，洪水等因素也可能对凋落物分解产生影响。该研究首次报道了阿拉斯加大型河流三角洲凋落物的平均停留时间，对于理解该生态系统的养分动态具有重要意义，同时也为后续研究食草动物 - 微生物 - 土壤相互作用提供了重要参考。