温带荒漠灌丛和藓类结皮对土壤养分的贡献

灌丛与生物土壤结皮镶嵌分布是温带荒漠常见的地表景观之一,二者的发育均显著影响了地表土壤养分的空间分布特征及循环过程。然而,灌丛和生物土壤结皮对荒漠土壤表层养分的影响存在怎样的差异,二者对养分变化的贡献度如何尚不清楚。因此,选择中国北方典型温带荒漠古尔班通古特沙漠为研究区,以荒漠中的优势灌丛膜果麻黄(Ephedra przewalskii)灌丛和生物土壤结皮发育高级阶段的藓类结皮的结皮层及结皮下层土壤为研究对象,采集不同微生境(裸露地、灌丛下)的裸沙与藓类结皮的土壤样品。为探究不同微生境下不同土层碳、氮、磷和钾养分变化特征,测定了不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、速效氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量。结果表明:(1)相较于裸露地,灌丛显著提高了藓类结皮不同土层有机碳、全氮和全钾的含量和裸沙全磷的含量,降低了灌丛下藓类结皮土壤全磷的含量。(2)对于速效养分而言,与裸沙相比,裸露地藓类结皮覆盖降低了土壤速效氮含量,增加了速效磷和速效钾含量;而灌丛下藓类结皮覆盖提高了土壤速效氮和速效钾的含量,但降低了速效磷的含量。(3)相关性分析显示,在0—2 cm土壤中速效磷与速效氮呈现显著负相关,而在2—6 cm速效磷与速效氮呈现显著正相关(P<0.01)。(4)贡献度分析表明,土壤中灌丛效应对养分的贡献(42.54%)要远大于藓类结皮的贡献(2.43%),但二者交互作用却降低了除速效氮以外的其他土壤养分含量。综上,灌丛、藓类结皮覆盖和土层深度变化对土壤碳、氮、磷和钾养分均具有显著影响(P<0.05),但三者间的交互效应对养分的影响不显著(P>0.05)。相对于裸露地,灌丛与藓类结皮的覆盖均对表层土壤碳、氮、磷和钾养分具有促进作用,且随着土层深度的下降,土壤养分含量呈现显著的下降趋势(P<0.05)。因此,在荒漠生态系统中耐旱灌丛与生物土壤结皮这两个最重要的斑块单元联合调控了微尺度土壤养分的空间异质性变化。