植物显现度假说VS主场效应假说:热带雨林凋落物分解的场地效应解析
凋落物分解是森林生态系统物质循环的关键过程,对碳固持和养分循环具有重要意义。通常认为,在群落尺度上,凋落物分解速率受凋落物种类质量和生境土壤微生物影响表现出明显的主场效应,即凋落物在其栖息地(主场)的分解速率通常快于其他生境(客场)(主场效应假说)。需要指出的是,群落中优势树种(尤其是成年树木)可产生数量多且空间分布更广的凋落物,其在群落中更易被分解者发现而可能受到的取食机率较高,并表现出植物显现度效应,即优势树种提供的持续资源供应可能驱动分解者的适应性,从而加速分解速率(显现度假说)。在多样性丰富且生境异质性高的热带森林中,不同树种凋落物分解的是否呈现主场效应,还是植物显现度效应尚不得而知。
为了验证上述两个假说,中国科学院西双版纳热带植物园(以下简称“版纳植物园”)研究团队在我国西南的三个热带雨林中进行了凋落叶交互移植的原位分解控制实验。在每个森林样地中选择三种林冠树种,并根据其在样地中的基面积将其划分为研究林地中的优势,常见和稀有树种,同时使用两种网孔(0.15mm和2mm)的分解袋来控制土壤动物(分解者)对凋落物分解的影响。研究结果表明:在2mm网孔分解袋中(土壤动物参与分解),凋落物分解速率呈现出优势树种下快于稀有树种下,且与凋落物种类无关。此外,优势树种的凋落物分解速度也快于稀有树种的凋落物。在0.15mm网孔分解袋中(排除土壤动物参与分解),凋落物分解速率则受控于凋落物种类(质量),与分解的场地位置无关。该研究结果支持了植物显现度假说,表明在多样性丰富的热带雨林中,土壤动物对凋落物分解的影响具有明显的植物显现度效应,土壤动物对优势树种凋落物适应性可显著的影响分解,且与凋落物质量或土壤养分状况无关。
相关结果以“Soil fauna explain the plant apparency effect on litter decomposition in tropical rainforests”为题发表在土壤学经典期刊Catena上。版纳植物园土壤生态研究组与云南大学联合培养博士生杨朝英和版纳植物园林冠生态组Gbadamassi G.O. Dossa研究员为共同第一作者,夏尚文副研究员和杨效东研究员为通讯作者。该研究在数据采集和分析过程中得到了云南西双版纳森林生态系统野外科学观测研究站和版纳植物园公共技术中心的支持,并得到了国家自然科学基金、版纳植物园“十四五”等项目的资助,在此一并致谢。
图1植物显现度假说和主场效应假说下凋落物分解相互作用的示意图。
图2不同分解地点下凋落物分解速率 (a) 和不同凋落物类型的分解速率(b) 。