全球變暖的綜述

凋落物分解對(duì)全球變暖的響應(yīng)研究綜述摘要：凋落物分解是重要的森林生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程之一，受到氣候、凋落物質(zhì)量、土壤生物群落等生物和非生物因素的綜合調(diào)控。討論了全球變暖可能引起的凋落物量和凋落物分解的變化，氣溫上升可能引發(fā)植被分布、物候特征和制約凋落物分解因素的改變，影響森林凋落物動(dòng)態(tài)，從而最終影響森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的功能。本文將討論凋落物動(dòng)態(tài)對(duì)全球變暖的響應(yīng)。關(guān)鍵詞：生態(tài)系統(tǒng)；凋落物分解；全球變暖全球環(huán)境變化，包括全球變暖，大氣CO2濃度升高、UV—B輻射增強(qiáng)和酸沉降等，將對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及其分配格局產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響，引起生態(tài)學(xué)家們的廣泛關(guān)注，并相繼開(kāi)展了大照研究，以預(yù)測(cè)全球環(huán)境變化對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)的影響。但已有的研究多集中在氣候變化對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)機(jī)理和外部形態(tài)的影響研究方面，而關(guān)于氣候變化對(duì)森林凋落物分解影響的研究還相對(duì)較少。凋落物分解是重要的森林生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程之一，它聯(lián)結(jié)生物有機(jī)體的合成（光合作用）和分解（有機(jī)物分解、營(yíng)養(yǎng)元素釋放）。全球環(huán)境變化將對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物的分解和養(yǎng)分循環(huán)產(chǎn)生直接和間接的多重影響。凋落物通過(guò)影響植物的萌發(fā)、生長(zhǎng)、物種的豐度和地上生物量來(lái)影響植物群落的構(gòu)建和種群間對(duì)繁殖地的競(jìng)爭(zhēng)。全球環(huán)境變化直接積間接改變各種影響凋落物分解的因素，并最終影響到凋落物的分解速率。全球變暖對(duì)凋落物分解的影響全球氣候變化是正在發(fā)生的引人注目的全球變化現(xiàn)象之一。人口的劇增和高速率的資源消費(fèi)導(dǎo)致了全球環(huán)境的變化。全球變化主要包括：氣候變化，大氣組成變化，土地利用變化和生物多樣性變化4個(gè)方面。全球氣候變暖是較明顯的氣候變化。大氣組成的變化包括：CO2濃度上升、氮的沉降和酸雨等?？茖W(xué)家們預(yù)計(jì)，CO2濃度倍增后，地球表面的溫度將上升1.5~4.5C。1.1凋落物分解過(guò)程凋落物分解過(guò)程將生物大分子降解為無(wú)機(jī)小分子，最后大部分轉(zhuǎn)化為CO2和水，只剩少量的腐殖質(zhì)進(jìn)入土壤。其包括物理、化學(xué)和生物學(xué)過(guò)程，由降水降解淋溶、動(dòng)物的咀嚼和啃食、土壤干濕交替和凍融、生物代謝等相互聯(lián)系的作用共同完成。淋溶作用是濕潤(rùn)環(huán)境條件下新鮮凋落物質(zhì)量損失的一個(gè)物理化學(xué)過(guò)程，而動(dòng)物的機(jī)械咀嚼，干濕交替等物理作用破壞了凋落物的形態(tài)和組織結(jié)構(gòu)。森林凋落物在分解的過(guò)程中，并不總是釋放出養(yǎng)分，它與凋落物的類(lèi)型和分解階段有關(guān)，也與養(yǎng)分的本身的特性有關(guān)。凋落物分解過(guò)程中，營(yíng)養(yǎng)固定與釋放的階段性特征非常明顯，某些材料可在數(shù)年后才可觀察到氮的釋放。氮的這種階段性的長(zhǎng)短主要決定于落葉的氮素水平，凋落物分解過(guò)程中養(yǎng)分（特別是氮）的固定和釋放的關(guān)系，與凋落物所處的分解環(huán)境有關(guān)，例如有報(bào)道說(shuō)半腐解腐殖質(zhì)土壤上分解的凋落物比熟化腐殖質(zhì)土壤上分解的固態(tài)氮量大。在凋落物分解過(guò)程中，氮的積累被認(rèn)為是微生物因素造成的，經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)土壤中被固定的氮很大部分是以微生物組織內(nèi)不溶解的成分形式存在，如同真菌菌絲體。1.2對(duì)生物因素的影響全球變暖對(duì)凋落物之類(lèi)的影響方面，單獨(dú)的氣溫上升會(huì)增加凋落物的產(chǎn)量，對(duì)其質(zhì)量的影響還沒(méi)有明顯的報(bào)道。一般認(rèn)為生物因素是凋落物分解的主導(dǎo)因子，生物分解過(guò)程是凋落物分解的主導(dǎo)過(guò)程，它有賴(lài)于生物分解者的種類(lèi)、數(shù)量及活性。一般生物因素通常又劃分為動(dòng)物與微生物的部分。溫度作為影響生命活動(dòng)的主導(dǎo)因子，對(duì)微生物的數(shù)量和酶的活性有著重要的影響，如增加土壤微生物的活性，加快有機(jī)質(zhì)及凋落物的分解和其它物質(zhì)循環(huán)，增強(qiáng)N的礦化作用等，進(jìn)而對(duì)凋落物的分解起著主導(dǎo)作用。溫度升高直接提高了森林土壤和凋落物的微生物活性，加速了凋落物的分解，從而促進(jìn)了森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物元素循環(huán)。1.3對(duì)非生物因素的影響非生物因素指氣候、土壤、大氣成分等環(huán)境條件。全球變暖對(duì)凋落物分解的非生物作用有正效應(yīng)，也有負(fù)效應(yīng)。全球變暖可能會(huì)帶來(lái)氣候帶的移動(dòng)，寒溫帶和熱帶森林的將區(qū)域增加，溫帶森林面積將減少。氣候可通過(guò)直接或間接作用影響凋落物的分解過(guò)程，是影響凋落物分解的最基本生態(tài)因子。植物炭的同化與分配、凋落物積累和分解、土壤呼吸與碳釋放等碳循環(huán)過(guò)程都與溫度的調(diào)節(jié)作用密切相關(guān)。氣溫升高可能直接或間接的影響凋落物的分解過(guò)程。溫度升高可能對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的水熱動(dòng)態(tài)產(chǎn)生顯著影響。氣溫上升一方面會(huì)使土壤N的礦化作用增強(qiáng)，土壤營(yíng)養(yǎng)的有效性增加，有利于凋落物分解。另一方面也會(huì)導(dǎo)致地面蒸散作用增加，土壤含承量減少，不利于凋落物的淋溶和分解。溫度上升本身可加速各種物理、化學(xué)過(guò)程的進(jìn)行，對(duì)凋落物分解是有利的。CO2濃度升高對(duì)凋落物分解的影響CO2濃度上升是全球變化最重要的因素，它對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，凋落物分解作為碳平衡的重要組成部分，其對(duì)CO2濃度變化的響應(yīng)已經(jīng)得到一定程度的評(píng)估。CO2濃度上升對(duì)凋落物的影響主要是間接的，它通過(guò)影響凋落物質(zhì)量而影響分解過(guò)程。目前的研究，多數(shù)是探討高CO2濃度條件下生長(zhǎng)的植物，其產(chǎn)生的凋落物分解會(huì)有什么變化，基本的結(jié)論是，由于CO2濃度上升顯著增加植物產(chǎn)量，并形成含氮量較低的有機(jī)物質(zhì)，因而分解會(huì)減慢，因而，CO2濃度上升對(duì)凋落物分解的影響主要是間接的。但是，必須指出，CO2濃度上升一定程度上減緩了凋落物分解速率，但是其形成的溫室效應(yīng)將導(dǎo)致溫度上升，升溫卻又加速了分解過(guò)程，加拿大的研究顯示，它可增加分解率的4%~7%，所以，CO2濃度上升形成的總效應(yīng)讓帶有待研究。濕地枯落物分解對(duì)全球變化的響應(yīng)由于濕地是由水陸相互作用而形成的特殊自然綜合體，所以其枯落物分解既不同于陸地生態(tài)系統(tǒng)也不同于水生生態(tài)系統(tǒng)，而更多的是受水陸環(huán)境交互作用（如干濕交替、積水條件、沉積行為與特征等）的影響，它對(duì)于濕地形成與演化的意義重大。如濕地積水形成的厭氧環(huán)境常會(huì)使枯落物分解緩慢，并可在氣候、水文和酸堿等條件的交互作用下促進(jìn)泥炭的發(fā)育。同時(shí)，枯落物基質(zhì)質(zhì)量和環(huán)境條件的差異使其分解過(guò)程表現(xiàn)出階段性和連續(xù)性特征濕地枯落物分解同時(shí)要受生物因素和非生物因素的制約，與上述的大致相同。非生物因素包括：濕地氣候條件、濕地水分條件、濕地的養(yǎng)分條件和濕地酸堿與鹽分條件。這些都是與生物因素息息相關(guān)。同時(shí)，枯落物分解還依賴(lài)于濕地沉積行為，沉積物的沉積作用可通過(guò)抑制O2濃度和無(wú)脊椎動(dòng)物的活動(dòng)等而明顯抑制分解的進(jìn)行。濕地中枯落物中的O2和CO2狀況對(duì)其分解過(guò)程影響深刻，它通常受溫度和含水量的影響較大。問(wèn)題和展望綜上所述，全球環(huán)境變化對(duì)凋落物分解的影響是一個(gè)復(fù)雜的綜合作用過(guò)程，但其作用于凋落物分解的內(nèi)在機(jī)理是一致的。一是通過(guò)改變凋落物的基質(zhì)質(zhì)量影響其分解速率；二是通過(guò)改變凋落物分解的外部環(huán)境來(lái)影響分解，包括生物環(huán)境和非生物環(huán)境。從已發(fā)表的文獻(xiàn)來(lái)看，研究主要集中于對(duì)于凋落物非生物環(huán)境影響和基質(zhì)質(zhì)量上，對(duì)于生物環(huán)境的研究較少。同時(shí)人們將重點(diǎn)放在對(duì)于凋落物的研究，忽略的樹(shù)木的根等。同時(shí)，對(duì)于凋落物的研究，研究集中于森林和草地生態(tài)系統(tǒng)，而對(duì)于濕地的研究相對(duì)較少。鑒于當(dāng)前研究中存在的問(wèn)題，未來(lái)的研究應(yīng)進(jìn)行多途徑的探索，如在不同氣候帶之間進(jìn)行凋落物交互分解實(shí)驗(yàn)的研究、著重加強(qiáng)全球環(huán)境變化對(duì)植物其他部分如枝條根系分解影響的研究，同時(shí)積極開(kāi)展全球變化對(duì)濕地枯落物分解影響的野外和室內(nèi)模擬試驗(yàn)研究，從而更好地揭示不同氣候下的凋落物對(duì)氣候變暖及其引起的相應(yīng)變化的響應(yīng)，進(jìn)行不同與凋落物的枝條根系分解的研究有利于我們獲得氣候變化對(duì)植物凋落物分解影響的完整理解。參考文獻(xiàn)：曾鋒,邱治軍，許秀玉.森林凋落物分解研究進(jìn)展[J],生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2009,19(1).楊萬(wàn)勤,鄧仁菊，張健.森林凋落物分解及其對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)[J],應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2007,(12).李志安，鄒碧,丁永禎，曹裕松.森林凋落物分解重要影響因子及其研究進(jìn)展[J],生態(tài)學(xué)雜志,2004,23(6).孫志高，劉景雙.濕地枯落物分解及其對(duì)全球變化的響應(yīng)[J],生態(tài)學(xué)報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