Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của độ ẩm đất đến sự phân hủy đa thành phần của thực vật thủy sinh
Tóm tắt
Tác động của độ ẩm đất đến quá trình phân hủy lá thực vật là một trong những điểm chính trong nghiên cứu sự phân hủy. Trong nghiên cứu này, các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm kéo dài 150 ngày đã được thực hiện với môi trường đất mô phỏng dưới các mức độ ẩm khác nhau. Ba loài thực vật lớn, bao gồm Phragmites australis, Miscanthus lutarioriparius và Carex cinerascens, đã được chọn. Trọng lượng sinh khối khô và nồng độ chất dinh dưỡng của các mẫu thực vật đã được đo trong suốt quá trình thí nghiệm, và một công thức lưỡng số sửa đổi đã được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm đất đến sự phân hủy thực vật trong điều kiện không ngập nước. Quá trình phân hủy lá được coi là sự phân hủy đồng thời theo hình thức lũy thừa của các thành phần dễ phân hủy và khó phân hủy. Mối quan hệ giữa tốc độ phân hủy của hai thành phần và độ ẩm đất được phát hiện là có dạng lũy thừa. Kết quả cho thấy công thức sửa đổi với yếu tố độ ẩm rất phù hợp với dữ liệu trọng lượng khô (R2 > 0.97). Tỷ lệ khối lượng của thành phần dễ phân hủy lần lượt là 5.9%, 11.3% và 6.7% cho P. australis, M. lutarioriparius và C. cinerascens. Khi độ ẩm tăng từ 50% lên 90%, tốc độ phân hủy k1 của phần dễ phân hủy tăng từ 0.05 lên 0.12 ngày−1, và k2 của phần khó phân hủy tăng từ khoảng 0.0007 lên 0.006 ngày−1. Thực vật có chất lượng cao (với hàm lượng N cao và hàm lượng C thấp) phân hủy nhanh hơn. Tác động của các mức độ ẩm khác nhau đến cộng đồng vi sinh vật trong thí nghiệm không đáng kể. Hơn nữa, thời gian ẩm kéo dài hơn trong một chu kỳ có thể thúc đẩy quá trình phân hủy của cả hai thành phần. Công thức lưỡng số đề xuất về sự phân hủy thực vật có thể được sử dụng để ước lượng sự phân hủy thực vật trong điều kiện nước bề mặt thay đổi giữa ẩm và khô.
Từ khóa
#độ ẩm đất #phân hủy thực vật #thành phần dễ phân hủy #thành phần khó phân hủy #sinh khối khô #cộng đồng vi sinh vậtTài liệu tham khảo
Aerts, R. & H. deCaluwe, 1997. Initial litter respiration as indicator for long-term leaf litter decomposition of Carex species. OIKOS 80: 353–361. https://doi.org/10.2307/3546603.
Amani, M., M. A. S. Graça & V. Ferreira, 2019. Effects of elevated atmospheric CO2 concentration and temperature on litter decomposition in streams: a meta-analysis. International Review of Hydrobiology 104: 14–25. https://doi.org/10.1002/iroh.201801965.
Barbe, L., V. Jung, A. Prinzing, A.-K. Bittebiere, O. Butenschoen & C. Mony, 2017. Functionally dissimilar neighbors accelerate litter decomposition in two grass species. New Phytologist 214: 1092–1102. https://doi.org/10.1111/nph.14473.
Batty, L. C. & P. L. Younger, 2007. The effect of pH on plant litter decomposition and metal cycling in wetland mesocosms supplied with mine drainage. Chemosphere 66: 158–164. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2006.05.039.
Belova, M., 1993. Microbal decomposition of fresh-water macrophytes in the littoral-zone of lakes. Hydrobiologia 251: 59–64. https://doi.org/10.1007/BF00007165.
Bradford, M. A., G. F. Veen, A. Bonis, E. M. Bradford, A. T. Classen, J. H. C. Cornelissen, T. W. Crowther, J. R. De Long, G. T. Freschet, P. Kardol, M. Manrubia-Freixa, D. S. Maynard, G. S. Newman, R. S. P. Logtestijn, M. Viketoft, D. A. Wardle, W. R. Wieder, S. A. Wood & W. H. van der Putten, 2017. A test of the hierarchical model of litter decomposition. Nature Ecology & Evolution 1: 1836. https://doi.org/10.1038/s41559-017-0367-4.
Bryant, D. M., E. A. Holland, T. R. Seastedt & M. D. Walker, 1998. Analysis of litter decomposition in an alpine tundra. Canadian Journal of Botany-Revue Canadienne De Botanique 76: 1295–1304. https://doi.org/10.1139/b98-117.
Corstanje, R., K. R. Reddy & K. M. Portier, 2006. Typha latifolia and Cladium jamaicense litter decay in response to exogenous nutrient enrichment. Aquatic Botany 84: 70–78. https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2005.07.013.
Cotrufo, M. F., J. L. Soong, A. J. Horton, E. E. Campbell, M. L. Haddix, D. H. Wall & A. J. Parton, 2015. Formation of soil organic matter via biochemical and physical pathways of litter mass loss. Nature Geoscience 8: 776. https://doi.org/10.1038/NGEO2520.
Dolinar, N., M. Regvar, D. Abram & A. Gaberscik, 2016. Water-level fluctuations as a driver of Phragmites australis primary productivity, litter decomposition, and fungal root colonisation in an intermittent wetland. Hydrobiologia 774: 69–80. https://doi.org/10.1007/s10750-015-2492-x.
Duan, H., L. Wang, Y. Zhang, X. Fu, Y. Tsang, J. Wu & Y. Le, 2018. Variable decomposition of two plant litters and their effects on the carbon sequestration ability of wetland soil in the Yangtze River estuary. Geoderma 319: 230–238. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.10.050.
Ferreira, V., B. Castagneyrol, J. Koricheva, V. Gulis, E. Chauvet & M. A. S. Graça, 2015. A meta-analysis of the effects of nutrient enrichment on litter decomposition in streams. Biological Reviews 90: 669–688. https://doi.org/10.1111/brv.12125.
Finnegan, J., J. T. Regan, M. O’Connor, P. Wilson & M. G. Healy, 2014. Implications of applied best management practice for peatland forest harvesting. Ecological Engineering 63: 12–26. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2013.12.003.
Fonseca, A. L. D. S., I. Bianchini Jr., C. M. M. Pimenta, C. B. P. Soares & N. Mangiavacchi, 2016. The effect of hydrostatic pressure on the decomposition of inundated terrestrial plant detritus of different quality in simulated reservoir formation. Lakes & Reservoirs Research and Management 21: 216–223. https://doi.org/10.1111/lre.12139.
Gingerich, R. T., D. G. Panaccione & J. T. Anderson, 2015. The role of fungi and invertebrates in litter decomposition in mitigated and reference wetlands. Limnologica 54: 23–32. https://doi.org/10.1016/j.limno.2015.07.004.
Handa, I. T., R. Aerts, F. Berendse, M. P. Berg, A. Bruder, O. Butenschoen, E. Chauvet, M. O. Gessner, J. Jabiol, M. Makkonen, B. G. McKie, B. Malmqvist, E. T. H. M. Peeters, S. Scheu, B. Schmid, J. van Ruijven, V. C. A. Vos & S. Haettenschwiler, 2014. Consequences of biodiversity loss for litter decomposition across biomes. Nature 509: 218. https://doi.org/10.1038/nature13247.
Han, Z., S. Wang, X. Liu, W. Peng, G. Ge & A. Huang, 2019. Ecological thresholds for the dominated wetland plants of Poyang Lake along the gradient of flooding duration. Journal of Hydraulic Engineering 50:252–262.
Harner, M. J., C. L. Crenshaw, M. Abelho, M. Stursova, J. J. F. Shah & R. L. Sinsabaugh, 2009. Decomposition of leaf litter from a native tree and an actinorhizal invasive across riparian habitats. Ecological Applications 19: 1135–1146. https://doi.org/10.1890/08-0294.1.
He, Y. H., N. Song & H. L. Jiang, 2018. Effects of dissolved organic matter leaching from macrophyte litter on black water events in shallow lakes. Environmental Science and Pollution Research 25: 9928–9939. https://doi.org/10.1007/s11356-018-1267-0.
Hong, J., X. Lu, X. Ma & X. Wang, 2021. Five-year study on the effects of warming and plant litter quality on litter decomposition rate in a Tibetan alpine grassland. Science of the Total Environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142306.
Jia, C., Z. Huang, H.-T. Miao, R. Lu, J. Li, Y. Liu, W. Shen, H. He & G.-L. Wu, 2018. Litter crusts promote herb species formation by improving surface microhabitats in a desert ecosystem. Catena 171: 245–250. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.07.024.
Jie, W., W. Yilin, S. Guangru, L. Shujing & Z. Weihua, 2020. Analysis of meteorological elements and climate change in Poyang lake basin. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 730: 012050–012050. https://doi.org/10.1088/1757-899X/730/1/012050.
Li, C., B. Wang, C. Ye & Y. Ba, 2014. The release of nitrogen and phosphorus during the decomposition process of submerged macrophyte (Hydrilla verticillata Royle) with different biomass levels. Ecological Engineering 70: 268–274. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.04.011.
Li, Q., M. Zhang, Q. Geng, C. Jin, J. Zhu, H. Ruan & X. Xu, 2020. The roles of initial litter traits in regulating litter decomposition: a “common plot” experiment in a subtropical evergreen broadleaf forest. Plant and Soil 452: 207–216. https://doi.org/10.1007/s11104-020-04563-8.
Liu, H., L. Lin, H. Wang, Z. Zhang, Z. Shangguan, X. Feng & J.-S. He, 2021a. Simulating warmer and drier climate increases root production but decreases root decomposition in an alpine grassland on the Tibetan plateau. Plant and Soil 458: 59–73. https://doi.org/10.1007/s11104-020-04551-y.
Liu, S., G. He, H. Fang, S. Xu & S. Bai, 2022. Effects of dissolved oxygen on the decomposers and decomposition of plant litter in lake ecosystem. Journal of Cleaner Production. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.133837.
Liu, Y. L., Z. P. Shangguan & L. Deng, 2021b. Vegetation type and soil moisture drive variations in leaf litter decomposition following secondary forest succession. Forests. https://doi.org/10.3390/f12091195.
Lv, W., L. Zhang, H. Niu, B. Li, Q. Wang, Y. Zhou, Y. Wang, L. Jiang, P. Liu, H. Hong, S. Jia, C. Luo, D. Tsechoe, H. Zhou & S. Wang, 2020. Non-linear temperature sensitivity of litter component decomposition under warming gradient with precipitation addition on the Tibetan plateau. Plant and Soil 448: 335–351. https://doi.org/10.1007/s11104-020-04431-5.
Manzoni, S. & G. Katul, 2014. Invariant soil water potential at zero microbial respiration explained by hydrological discontinuity in dry soils. Geophysical Research Letters 41: 7151–7158. https://doi.org/10.1002/2014GL061467.
Mao, J., Q. Mao, M. Zheng & J. Mo, 2020. Responses of foliar nutrient status and stoichiometry to nitrogen addition in different ecosystems: a meta-analysis. Journal of Geophysical Research-Biogeosciences. https://doi.org/10.1029/2019JG005347.
Martínez, A., S. Monroy, J. Perez, A. Larrañaga, A. Basaguren, J. Molinero & J. Pozo, 2016. In-stream litter decomposition along an altitudinal gradient: does substrate quality matter? Hydrobiologia 766: 17–28. https://doi.org/10.1007/s10750-015-2432-9.
Mbaka, J. G. & M. W. Mwaniki, 2017. A critical review of the effect of water storage reservoirs on organic matter decomposition in rivers. Environmental Reviews 25: 193–198. https://doi.org/10.1139/er-2016-0041.
Mora-Goméz, J., S. Duarte, F. Cássio, C. Pascoal & A. M. Romaní, 2018. Microbial decomposition is highly sensitive to leaf litter emersion in a permanent temperate stream. Science of the Total Environment 621: 486–496. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.11.055.
Moriyama, A., S. Yonemura, S. Kawashima, M. Du & Y. Tang, 2013. Environmental indicators for estimating the potential soil respiration rate in alpine zone. Ecological Indicators 32: 245–252. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2013.03.032.
Olson, J. S., 1963. Energy-storage and balance ofproducers and decomposers in ecological-systems. Ecology 44: 322–330. https://doi.org/10.2307/1932179.
Pieczynska, E., 1993. Detritus and nutrient dynamics in the shore zone of lakes—a review. Hydrobiologia 251: 49–58. https://doi.org/10.1007/BF00007164.
Prieto, I., M. Almagro, F. Bastida & J. Ignacio Querejeta, 2019. Altered leaf litter quality exacerbates the negative impact of climate change on decomposition. Journal of Ecology 107: 2364–2382. https://doi.org/10.1111/1365-2745.13168.
Rejmankova, E. & D. Sirova, 2007. Wetland macrophyte decomposition under different nutrient conditions: Relationships between decomposition rate, enzyme activities and microbial biomass. Soil Biology & Biochemistry 39: 526–538. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2006.08.022.
Schimel, J. P., 2018. Life in Dry Soils: Effects of Drought on Soil Microbial Communities and Processes. In Futuyma, D. J. (ed) Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, Vol 49. vol 49, 409–432.
Schimel, J., T. C. Balser & M. Wallenstein, 2007. Microbial stress-response physiology and its implications for ecosystem function. Ecology 88: 1386–1394. https://doi.org/10.1890/06-0219.
Sun, Y., T. Song, G. Tang & Y. Wang, 2013. The vertical distribution of PM2.5 and boundary-layer structure during summer haze in Beijing. Atmospheric Environment 74: 413–421. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.03.011.
Wang, L., Y. Chen, Y. Zhou, H. Zheng, Z. Xu, B. Tan, C. You, L. Zhang, H. Li, L. Guo, L. Wang, Y. Huang, J. Zhang & Y. Liu, 2021. Litter chemical traits strongly drove the carbon fractions loss during decomposition across an alpine treeline ecotone. Science of the Total Environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142287.
Xiao, L., Y. Ma, Z. Gan, R. Cai, Z. Li, G. Ge & L. Wu, 2020. Influence of soil fauna on the litter decomposition of Lake Poyang Wetland in winter. Hupo Kexue 32: 395–405. https://doi.org/10.18307/2020.0209.
Xie, Y., Y. Xie, C. Hu, X. Chen & F. Li, 2016. Interaction between litter quality and simulated water depths on decomposition of two emergent macrophytes. Journal of Hydrology 75: 36–43. https://doi.org/10.4081/jlimnol.2015.1119.
Xie, Y., Y. Xie, H. Xiao, X. Chen & F. Li, 2017. Controls on Litter Decomposition of Emergent Macrophyte in Dongting Lake Wetlands. Ecosystems 20: 1383–1389. https://doi.org/10.1007/s10021-017-0119-y.
Ye, C., G. Wu, X. Zhao, X. Wang, and Y. Liu. 2014. Responses of wetland vegetation to droughts and its impact factors in Poyang Lake National Nature Reserve. Hupo Kexue 26:253–259.
Yin, S., J. Bai, W. Wang, G. Zhang, J. Jia, B. Cui & X. Liu, 2019. Effects of soil moisture on carbon mineralization in floodplain wetlands with different flooding frequencies. Journal of Hydrology 574: 1074–1084. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.05.007.
Zhai, J., L. Cong, G. Yan, Y. Wu, J. Liu, Y. Wang, Z. Zhang & M. Zhang, 2019. Influence of fungi and bag mesh size on litter decomposition and water quality. Environmental Science and Pollution Research 26: 18304–18315. https://doi.org/10.1007/s11356-019-04988-4.
Zhang, X., Y. Xiao, H. Wan, Z. M. Deng, G. Y. Pan, and J. Xia. 2017. Using stable hydrogen and oxygen isotopes to study water movement in soil-plant-atmosphere continuum at Poyang Lake wetland, China. Wetlands Ecology and Management 25:221–234.
Zhang, Q., G. Zhang, X. Yu, Y. Liu, S. Xia, L. Ya, B. Hu & S. Wan, 2019. Effect of ground water level on the release of carbon, nitrogen and phosphorus during decomposition of Carex. cinerascens Kukenth in the typical seasonal floodplain in dry season. Journal of Freshwater Ecology 34: 305–322. https://doi.org/10.1080/02705060.2019.1584128.
Zhang, Z. T., G. Q. Jin, H. W. Tang, S. Y. Zhang, D. Zhu, and J. Xu. 2022. How does the three gorges dam affect the spatial and temporal variation of water levels in the Poyang Lake? Journal of Hydrology 605.
Zheng, L., J. Xu, Z. Tan, G. Xu, L. Xu, and X. Wang. 2020. A thirty-year Landsat study reveals changes to a riverlake junction ecosystem after implementation of the three Gorges dam. Journal of Hydrology 589.