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为探究凋落物位置和化学计量对其分解及氮（N）释放的影响，研究人员收集全球数据开展研究。结果显示，地下凋落物分解和 N 释放更快，受生物群落和凋落物类型调节。该研究有助于完善生物地球化学循环模型。
在广袤的陆地生态系统中，植物凋落物的分解宛如一场悄无声息却至关重要的 “生态魔术”。它是碳（C）和营养物质循环的关键环节，直接影响着土壤肥力、生态系统的能量流动和物质循环。然而，这个 “魔术” 的背后却隐藏着诸多谜题。凋落物在土壤表面和地下的分解过程差异巨大，可全球范围内，凋落物位置究竟如何影响其分解速率，以及相关的碳、氮（N）周转情况，一直是生态学家们渴望解开的谜团。而且，不同的生物群落、凋落物类型，还有气候和土壤条件，都像复杂的变量交织在一起，让这个问题变得更加扑朔迷离。准确理解这些问题，对于预测生态系统的碳氮循环、完善全球生物地球化学模型至关重要，可现有的研究多局限于局部区域，缺乏全球尺度的综合分析，这就像拼图缺了关键的几块，让整个生态图景难以完整呈现。
为了填补这些知识空白，来自中国的研究人员展开了深入探索。他们精心收集了来自全球五大主要生物群落、184 个地点的 500 对相同凋落物材料的地上和地下分解速率（k值）数据，同时收集了凋落物的附属特征、气候以及土壤属性数据。经过一系列严谨的分析，他们得出了一系列重要结论，这些研究成果发表在了《CATENA》上。该研究揭示了凋落物垂直位置（土壤表面与埋葬）和化学计量对分解和氮释放速率的影响，有助于完善生物地球化学循环模型，对理解全球变化下生态系统的响应具有重要意义。
在研究方法上，研究人员首先通过 Web of Science 进行文献检索，筛选出 1962 - 2022 年间关于同时测定地上和地下凋落物分解的研究。然后，运用方差分析和层次划分等统计方法，深入剖析凋落物位置、化学计量等因素对分解和氮释放速率的影响，以及它们之间的相互关系。
凋落物分解和氮释放速率的模式
研究发现，地下k值比地上k值高出 77.7%，地下氮释放速率比地上高出 65.5%。在不同生物群落中，农田、沙漠、草原、温带森林和热带森林的地下k值分别比地上高出 116.7%、89.1%、40.1%、66.4% 和 42.3% 。这表明土壤埋葬环境整体上更有利于凋落物的分解和氮释放。
讨论
该研究全面揭示了凋落物垂直位置和化学计量在不同生物群落和环境梯度下，对同一植物凋落物分解和氮释放速率的影响机制。研究表明，凋落物位置对分解速率的影响受生物群落和凋落物类型的调节。例如，不同生物群落的气候、土壤条件不同，会改变凋落物所处的微环境，进而影响分解速率；而不同的凋落物类型，因其自身的化学组成和结构差异，对位置变化的响应也有所不同。
同时，凋落物的碳氮比（C:N）是调节分解过程中净氮固定和释放的关键因素。当凋落物的 C:N 比低于一定阈值时，净氮释放开始发生；高 C:N 比的凋落物在分解过程中往往会出现净氮固定，这就削弱了分解和氮释放速率之间的协调性。相比之下，低 C:N 比的凋落物，其分解和氮释放速率的协调性更强，这是因为低 C:N 比意味着凋落物中氮含量相对较高，微生物在分解过程中无需额外固定大量氮，使得分解和氮释放过程能够更同步地进行。
此外，研究还发现凋落物质量是影响位置效应的关键因素。高质量的凋落物（如含氮、磷浓度高、C:N 比低的凋落物）分解和氮释放速率更快，且受位置影响更大。而顽固性凋落物，由于其化学结构复杂、难以分解，在不同位置的分解差异更为显著，更易受到凋落物位置的影响。
结论
这项研究有力地证明了土壤埋葬能够在全球范围内加速凋落物的分解和氮释放速率。凋落物的位置效应受生物群落和凋落物类型的调控，而凋落物的碳氮化学计量则在很大程度上决定了氮的固定和释放模式。在高初始 C:N 比的凋落物分解过程中，净氮固定现象的出现会破坏分解和氮释放速率之间的协调关系；相反，低 C:N 比的凋落物在分解过程中，二者的耦合更为一致。
总体而言，该研究成果意义重大。它为我们理解陆地生态系统中碳氮循环提供了新的视角和关键数据支持。在全球气候变化的大背景下，温度、降水模式的改变以及人类活动对生态系统的干扰不断加剧，这些变化可能会影响地上和地下凋落物的相对产量、化学计量以及分解过程。而将凋落物位置效应和化学计量纳入生物地球化学循环模型，能够有效减少模型的不确定性，使我们对生态系统变化的预测更加准确，为生态保护和可持续发展提供更可靠的科学依据。
