氮沉降形态对西南岩溶区森林土壤有效磷来源的影响

森林生态系统氮和磷之间具有密切的耦合关系,阐明氮沉降形态对中国西南岩溶区森林土壤有效磷不同来源的影响,对推动全球环境变化条件下岩溶区退化森林植被恢复具有重要意义。以广西桂林岩溶区典型森林为研究对象,在野外模拟不同形态氮沉降(无氮沉降(CK)、氧化态氮沉降(Oxi)、还原态氮沉降(Red)和氧化还原态氮沉降(RO)),在模拟氮沉降1.5a后通过连续监测各季节凋落物、植物根系和雨水磷输入量,结合土壤全磷和有效磷的季节变化特征,探究氮沉降形态对中国西南岩溶区森林土壤有效磷不同来源的影响。结果表明:Oxi和Red处理显著提高了土壤有效磷含量,而RO处理对土壤有效磷含量的影响因季节不同而存在差异,所有氮沉降处理对土壤全磷含量的影响均不显著;CK处理凋落物磷年输入量为10.64kg·hm^(-2),植物根系磷年输入量为12.65 kg·hm^(-2),雨水磷年输入量为0.78 kg·hm^(-2);所有氮沉降处理均显著增加了凋落物磷年输入量,而Oxi和Red处理均显著降低了植物根系磷年输入量,RO处理对植物根系磷年输入量没有显著影响。结构方程模型表明,Oxi处理增强了季节对土壤有效磷含量的直接影响;Red处理增强了季节、凋落物磷输入量、雨水磷输入量以及土壤理化性质对土壤有效磷含量的直接影响。综上分析,中国西南岩溶区森林土壤有效磷主要来源为植物根系,其次是凋落物,雨水对土壤有效磷的贡献较小;氮沉降形态不同程度地改变了土壤磷不同来源的输入量和磷的有效性,可在一定程度上缓解森林土壤磷限制,有利于岩溶区退化森林生态系统植被恢复。

西南喀斯特区域不同植被恢复阶段土壤磷主要来源及其季节变化

探究西南喀斯特区域不同植被恢复阶段土壤磷主要来源及其季节变化特征,有助于深入认识喀斯特区域植被恢复过程中土壤磷循环过程,为该区域石漠化治理提供科学参考。本研究以广西桂林典型喀斯特区域处于不同植被恢复阶段的生态系统为对象,设置植被恢复10年(R10)、30年(R30)和50年(R50)3个处理,开展为期1年的野外试验。在试验期间根据降水情况采集雨水,每个季节采集土壤、新鲜凋落物和植物根系样品,测定雨水全磷(TP)、土壤TP和速效磷(AP)含量以及新鲜凋落物和植物根系TP含量,结合现存凋落物磷储量和微生物生物量磷(MBP),分析不同磷来源对土壤磷输入的差异。结果表明:土壤TP含量随植被恢复时间先增加后降低,随季节变化表现为秋季>夏季>春季>冬季;土壤AP含量在所有处理中均较低,并且夏、冬季含量高于春、秋季;土壤MBP随植被恢复时间呈增加趋势,随季节变化表现为春季>秋季>夏季>冬季。雨水全年磷输入量为0.78 kg·hm^(-2),春季高于其他3个季节之和。R10、R30和R50处理新鲜凋落物全年磷输入量分别为2.42、10.64和5.03 kg·hm^(-2),现存凋落物磷储量分别为1.23、5.32和3.45 kg·hm^(-2),植物根系全年磷输入量分别为5.18、12.65、5.96 kg·hm^(-2),均表现为R30处理最高。相关性分析表明,土壤TP含量与植物根系磷输入量呈显著正相关,而土壤AP含量与雨水磷输入量呈显著负相关。综上,西南喀斯特区域不同植被恢复阶段不同来源磷输入对土壤磷库的贡献存在差异,植物根系是土壤磷的主要来源,其次为凋落物,通过磷湿沉降进入到土壤中的磷素非常有限,土壤微生物对土壤磷库也有一定贡献。