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華南植物園對氮沉降影響森林土壤硅組分研究取得新進(jìn)
大氣氮沉降顯著影響陸地生態(tài)系統(tǒng)尤其熱帶和亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的硅循環(huán)。土壤硅動態(tài)與植物的生長與防御策略密切相關(guān)，調(diào)控著硅酸鹽風(fēng)化進(jìn)程，進(jìn)而影響森林生態(tài)系統(tǒng)碳吸存。當(dāng)前大部分相關(guān)研究主要基于林下氮添加實(shí)驗(yàn)，可能忽略了林冠多種生態(tài)過程，可能無法真實(shí)反映大氣氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)土壤硅組分的影響。
中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心博士研究生余恒等人依托建立的“林冠、林下氮添加模擬大氣氮沉降”野外控制實(shí)驗(yàn)平臺，探討了不同氮添加方式對土壤硅組分的差異性影響及其機(jī)制。結(jié)果表明，不同氮添加方式對土壤硅組分的影響不同：林冠氮添加顯著提高了土壤氯化鈣提取態(tài)硅(植物有效硅)、乙酸提取態(tài)硅和草酸提取態(tài)硅的含量，主要?dú)w因于低結(jié)晶度成土氧化物的增加，可能為有效硅提供了更多的吸附位點(diǎn);林下氮添加則通過顯著降低土壤 pH 并提高土壤有機(jī)碳含量，增強(qiáng)了非晶態(tài)/生物源硅組分(如過氧化氫提取態(tài)硅、碳酸鈉提取態(tài)硅和土壤植硅體)的含量。值得注意的是，植物有效硅僅在深層土壤中與碳酸鈉提取態(tài)硅和土壤植硅體呈顯著正相關(guān)，但在表層和審查土壤中與乙酸提取態(tài)硅和過氧化氫提取態(tài)硅顯著正相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的植硅體可能并非植物有效硅的唯一來源，吸附/解吸過程也是調(diào)控土壤硅有效性的關(guān)鍵機(jī)制之一。上述結(jié)果揭示了不同氮添加方式對土壤硅組分的差異性機(jī)制，在評估大氣氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)硅生物地球化學(xué)循環(huán)影響時，應(yīng)充分考慮林冠生態(tài)過程。
相關(guān)研究成果以“Distinct effects of long-term canopy and understory nitrogen addition on soil silicon forms in a subtropical forest”為題近期在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Geoderma(《土壤學(xué)》)上。中國科學(xué)院華南植物園博士生余恒為論文第一作者，曠遠(yuǎn)文研究員為通訊作者。該研究得到廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)項(xiàng)目、廣東省基礎(chǔ)和應(yīng)用旗艦項(xiàng)目和華南植物園應(yīng)用植物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目聯(lián)合資助。
圖1. 林冠和林下氮添加對亞熱帶森林不同土壤硅組分的影響
圖2. 亞熱帶森林植物有效硅的主要影響因素
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