中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室傅伯杰院士团队在全球旱区凋落物分解研究中取得新进展。相关研究成果以题为“Patterns and Driving Factors of Litter Decomposition Rates in Global Dryland Ecosystems”发表在国际重要刊物《Global Change Biology》。
凋落物分解在生态系统中发挥着连接地上和地下碳循环、养分循环以及能量流动的关键作用。然而，全球变化对这一过程产生了深远影响，尤其在对自然和人为干扰敏感的干旱区。科学界对于干旱生态系统中凋落物分解的程度及其驱动因素仍知之甚少，限制了我们对干旱区生态系统碳循环的全面理解，制约了针对这些敏感区域的生态管理措施的优化。
研究构建了一个全球干旱区凋落物分解数据库，记录了来自全球158个地点的2204条观测数据，包括月尺度凋落物分解速率以及气候、土壤和凋落物属性参数，涵盖不同的生态系统类型和干旱亚区。研究结果显示，随着干旱程度增加，凋落物分解速率呈现下降趋势。凋落物分解速率在四个亚区之间存在显著差异，其中干旱半湿润区（3.24% /月）> 半干旱区（3.15% /月）> 干旱区（2.62% /月）> 极干旱区（2.35% /月）。城市和农田系统的分解速率显著高于自然生态系统，主要因为灌溉和施肥等管理措施改变了土壤条件，从而加速了凋落物分解过程。凋落物分解的时间动态可以由负指数衰减模型描述，在不同分解阶段受不同因素调控。早期阶段（0-6个月）以降水和大气温度为主，中期阶段（6-12个月）凋落物氮含量的重要性增强，晚期阶段（>12个月）土壤有机碳、氮以及凋落物初始碳氮比起主导作用。研究结果为碳循环模型优化和生态管理提供了科学依据，强调了适应性管理对增强干旱区碳汇功能的重要性。
图1 不同变量对全球干旱区凋落物分解速率在不同阶段的相对影响。
（a）所有数据（b）分解早期（c）分解中期（d）分解晚期
图2 全球旱区凋落物分解速率在早、中和晚期的主要调控因素概念模型
中国科学院生态环境研究中心博士研究生赵月丹为论文第一作者，吕楠研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和中国科学院-马普学会国际合作项目的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1111/gcb.70025
城市与区域生态国家重点实验室
2025年1月9日