森林凋落物是林木生長發育過程中的新陳代謝產物。凋落物分解是森林生態系統中養分歸還的主要途徑,它受多因素影響,且各因素之間相互交錯。不同情況下,各因子的重要性可能不同。溫度和濕度被認為是影響凋落物分解主要的氣候因子。凋落物隨著溫度升高分解速率加快,增加土壤濕度對凋落物分解有積極作用。凋落物的化學性質中,C、N比和木質素含量被認為是最重要的指標。凋落物分解前期的分解速率受到養分含量、水溶性碳化合物和結構碳化合物含量的強烈影響,而后期則更多地受到木質素及纖維素/木質素比值的支配。土壤動物可以粉碎凋落物,土壤微生物也是促進凋落物分解的重要因素,人為活動也影響凋落物分解。
一、凋落物性質
凋落物的物理性質包括葉片厚薄、軟硬、是否具蠟質、角質層或較厚的絨毛等。凋落葉分解速率與其抗張強度呈顯著的負相關。凋落物化學性質對其分解的影響,主要取決于凋落物能否有效地給分解微生物群落提供能源和養分物質,包括凋落物的N、P、角質、木質素、纖維素含量等。凋落物在分解初期,微生物必須從外部獲取N源以滿足自身分解的需要,N 素含量貧乏,凋落物分解較慢。凋落物的有機碳組分對分解過程有一定的制約作用,前期的分解速率受到養分含量、水溶性碳化合物和結構碳化合物含量的強烈影響,而后期則更多地受到木質素及纖維素/木質素的支配。凋落物分解過程中,N 是制約凋落物分解的最重要因素之一,但是,隨著N 沉降的增加,很多生態系統中N已不再是制約因素,而P則成為重要的限制因素。
二、氣候因子
氣候對凋落物分解的影響表現在很多方面,其中溫度和濕度被認為是影響凋落物分解主要的氣候因子。溫度升高對凋落物分解的影響可以分為直接影響和間接影響。就直接影響而言,溫度升高可促進土壤養分的礦化和提高養分的可利用性,提高微生物的活性,從而促進凋落物的分解。就間接影響而言,溫度影響森林系統的群落組成、結構及物候變化、凋落物基質的質量、土壤養分可利用性和高緯度濕地融層深度等,進而影響著凋落物的分解速率。濕度是影響凋落物分解的另一個重要氣候因素。凋落物的水分含量強烈影響著凋落物的分解,水分可以通過淋溶作用直接影響凋落物的分解速率,也可以通過其他方面影響凋落物的分解速率。降水量的變化可以通過影響凋落物的基質質量而影響其分解。一般來說,增加土壤可利用水,特別是在干旱的陸地生態系統,可通過提高土壤分解體的活動而對凋落物分解有積極作用,而且濕度的變化會直接影響土壤生物的活性,進而影響凋落物的分解速率。
三、生物因子
土壤生物在凋落物分解中占有重要地位。細菌、放線菌、真菌等微生物和蚯蚓、白蟻、昆蟲幼蟲等土壤動物,它們全部參與到凋落物的分解中,且相互之間是協同、共同作用的。土壤動物不僅可以粉碎凋落物,增大凋落物比表面積,而且其排泄的糞便養分含量豐富,容易分解,同時降低C/N,使凋落物更容易分解。此外,土壤動物的排出物為微生物的活動增加了蛋白質、生長物質,刺激了微生物的生長,從而使微生物更有利于分解凋落物。土壤生物對凋落物的粉碎分解有的具有專一性。土壤微生物也是影響凋落物分解的重要因素。參與凋落物分解的異養微生物中,細菌占優勢,數量是總菌數的96~99%。特別是分解進行到第三、四周的時候,細菌的數量達到最大,分別是分解前的6.8 倍和5倍。凋落物不同,其微生物數量也不同。
四、人為活動
針葉林凋落物N 等主要元素相對貧乏,疏伐與化學肥料的使用,尤其是氮肥和磷肥的施用,能夠明顯促進凋落物的分解。