植物的特性直接影響著(zhù)自然界中生態(tài)系統的生產(chǎn)力和功能,生長(cháng)在嚴酷環(huán)境下植物的資源利用效率受到特定環(huán)境因子的限制。高山生態(tài)系統主要是受熱量限制,并以較低的物質(zhì)周轉速率為特征,總的可利用資源通常少于其他地區。在植物長(cháng)期的進(jìn)化過(guò)程中,將積累的碳水化合物分配到繁殖中是一種適應策略,以使得充足的資源能夠及時(shí)從營(yíng)養植物體轉移到植物繁殖結構中。在寒冷生命帶,凋落物通常趨向于頑拗型,但是繁殖組織呈現出與營(yíng)養器官不同的化學(xué)組成,能夠快速地分解并釋放養分。盡管極地和高山植被中的花占植物生物量和產(chǎn)量的較少部分,但在一定的特殊條件下能夠達到總產(chǎn)量的顯著(zhù)比例。凋落物分解速率和養分含量決定著(zhù)養分的釋放速率,并能夠給土壤肥力給予正反饋。因此,有必要明確不同植物器官的凋落物化學(xué)含量及其與分解速率的相關(guān)性。目前為止,相比較于葉片及其他植物器官,可能由于植物繁殖器官的生物量相對較小以及較難收集的原因,關(guān)于其分解作用的研究極少。
中科院成都生物研究所高山生態(tài)學(xué)學(xué)科組王金牛博士等人通過(guò)在青藏高原東緣采集野外29種早期開(kāi)花和晚期開(kāi)花兩類(lèi)高山植物的花凋落物,設置凋落物網(wǎng)兜(litter trap experiment)收集并計算了優(yōu)勢植物的花的生物量比例,高位芽植物花的凋落物與其他凋落物可以相提并論,其他草本物種生物量分配占到了地上生物量的10–40%。分析對比了C、N、P、木質(zhì)素、纖維素、非結構性碳水化合物含量及其比值,相比于葉片凋落物,花凋落物具有顯著(zhù)高的N,P含量水平,但是較少C/N,N/P,和lignin/N,以及木質(zhì)素和纖維素含量,植物繁殖器官中氮和磷的含量顯著(zhù)較高,多半由于其在植物生長(cháng)發(fā)育過(guò)程中所扮演的重要角色。為了驗證這一假設,研究組進(jìn)一步采用盆栽試驗(pot experiment),分別添加花和葉片凋落物,以確定花的凋落物能更有效地提高土壤中可利用氮和磷,基于對照與花添加處理之間的養分數值構建了新指數α=Ln(N2 /N1),絕大多數有效氮和有效磷的α分布直方圖顯示其在大于零的區間內。花凋落物的較高可溶性有機碳可能通過(guò)向土壤微生物提供底物提高N礦化,進(jìn)而加速了生物地化循環(huán)。此外,凋落物產(chǎn)生的時(shí)間顯著(zhù)影響了土壤中可利用N、P含量,以及土壤微生物生物量。最后,研究結合凋落物袋法(litter-bag experiment)比較常見(jiàn)的優(yōu)勢灌木隴蜀杜鵑(Rhododendron przewalskii)和草本植物全緣葉綠絨蒿(Meconopsis integrifolia)的花凋落物與高山草地混合葉片凋落物在50天內的分解率,結果顯示前二者的分解速率近乎后者的三倍。花凋落物補充土壤養分庫,由于其相比于其他凋落物,具有不可忽略的產(chǎn)量、快速的分解速率,較高的養分含量等特征,能更有效地影響高山生態(tài)系統的養分循環(huán)。這些結論均支持了高山植物花的凋落物的快速分解返還能夠顯著(zhù)提高土壤中的可利用養分(氮、磷)以及土壤微生物。相關(guān)的研究成果于近期在線(xiàn)發(fā)表在國際地學(xué)類(lèi)主流期刊Biogeosciences (European Geosciences Union歐洲地學(xué)聯(lián)盟會(huì )刊)。