红外光谱法预测植物凋落物分解速率的方法探索开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

（一） 研究意义

凋落物又称枯落物或有机碎屑，它由生态系统内的地上植物组分枯死产生并归还于地表¹。凋落物的整个分解过程包括了物理过程和生物化学过程，一般由淋溶作用、自然粉碎作用和代谢作用组成²。凋落物分解是陆地生态系统功能的关键过程之一，因此探索其分解过程的规律，从而有效地对分解速率进行预测是非常有必要的。该过程受到其外部非生物环境条件、生物环境条件（指参与分解的微生物和土壤动物群落的种类、活性、数量等）以及凋落物性质等因素的综合调控³。cornwell等人指出，凋落物的化学成分及物理特性等能够对分解者的丰度及其活性产生强烈影响，从而影响凋落物的分解速率⁴。因此，在凋落物分解调控因素的研究中，分析凋落物自身的性质这一因素是非常重要的。gillon等人的研究⁵表明，红外光谱技术能将凋落物初始光谱特征与凋落物的可分解性关联起来。本研究采集多种植物的凋落物样品，设置野外自然分解实验，在分解的不同阶段取样，进行称重和红外光谱扫描，并结合化学计量学方法建立预测模型，以探究红外光谱能否准确预测凋落物的分解速率。该研究结果将有助于我们进一步了解红外光谱法在预测凋落物分解这一研究中的实用性，有利于促进光谱法在大尺度生态学问题中的应用，并为其将来的发展和后续的研究提供广泛参考。

（二） 国内外研究进展

2. 研究的基本内容和问题

（一）研究目标

通过模拟不同种类植物凋落物在自然条件下的分解，获得实际的分解速率，同时采用傅里叶红外光谱仪扫描凋落物样品，分析光谱数据与实际分解速率之间的关系，以探究红外光谱是否能够预测凋落物的分解。

3. 研究的方法与方案

（一）研究方法

1. 文献分析法：系统性查阅与红外光谱分析植物组分、植物凋落物分解、高光谱结合遥感技术等内容有关的文献资料，了解相关研究领域的研究进展及发展趋势，撰写文献综述，为后续开展实验提供理论基础指导；

2. 实验法：在导师指导下开展凋落物分解实验，在分解不同阶段取样称重以获得质量变化数据，采用傅里叶红外光谱仪扫描凋落物样品以获得光谱数据，利用r等软件进行统计分析。

4. 研究创新点

1.在凋落物样品采集地的设置上，纬度跨度更大：本实验选取了从温带草原到亚热带森林公园的三个不同生态系统进行植物凋落物取样；

2.在植物种类的选择上，覆盖度更广：本实验不仅选择了落叶松、洋槐等木本植物，还将冰草、冷蒿等多种草本植物纳入实验范围；

3.在分解环境的安排上，能更好地反映自然状态下的凋落物分解过程：本实验将凋落物样品装于尼龙网袋内，置于自然环境中使其完成分解，而非室内培养环境。

5. 研究计划与进展

详见下表：