成都生物研究所在土壤养分化学计量对干旱河谷石砾含量变化的响应及机理研究方面取得新进展
时间:2022-10-24
土壤C、N和P化学计量常用于揭示土壤C,N和P之间的平衡与交互作用。解耦的养分化学计量不仅造成养分限制,还会抑制植物生长和微生物活性。不同生态系统类型下养分化学计量表现出较大变异。石砾在全球具有广泛分布,尤其在山地生态系统中。石砾的存在促进石砾-石砾和石砾-细土表面形成大孔隙,从而影响土壤水文过程,包括增加水分入渗,减少地表径流和土壤侵蚀等。此外,石砾作为土壤中潜在的营养源,其风化过程会释放有效养分。然而,目前对多石地区土壤养分化学计量的认识尚不清楚,关于石砾含量对土壤养分的影响存在较大差异,缺乏石砾梯度对土壤养分化学计量调控及机理性研究。因此,开展干旱河谷土壤养分化学计量对石砾含量变化研究,不仅完善了对多石地区养分化学计量认识,还有助于该区域农业生产和生态恢复。
中科院成都生物研究所生态恢复与生物多样性保育课题组在岷江上游干旱河谷气候背景下,开展4个石砾含量(V V-1)梯度的田间控制试验,选择4个乡土物种,毛莲蒿(Artemisia vestita),鞍叶羊蹄甲(Bauhinia brachycarpa),四川黄栌(Cotinus szechuanensis)和白刺花(Sophora davidii)以及空白对照作为植被处理,通过测定和分析不同处理下0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm和30-40 cm土层土壤C、N、P及其计量比的变化趋势,探究不同乡土物种下养分状况差异,揭示石砾含量和植被处理对养分化学计量的影响及其机理。
研究发现,所有植被处理下土壤C、N、P、C:N、C:P和N:P都随石砾含量增加而降低,但其下降趋势在土层之间不完全相同。与无植物相比,黄栌和白刺花处理下土壤N含量分别增加了13.8%和14.8%,使其C:N低于毛莲蒿和羊蹄甲处理。土壤养分和计量比与土壤水分和毛管孔隙度呈正相关,与土壤容重和非毛管孔隙度呈负相关。本研究发现土壤结构、水分和植被是影响土壤化学计量的主要驱动力。石砾含量主要通过影响土壤物理性质和植物生长间接调控土壤养分化学计量。
研究受国家自然科学基金(No. 32271654)和国家科技基础资源专项(2019FY202300)的联合资助,主要由黄龙、胡慧、包维楷和李芳兰等完成。部分结果近期以“Shifting soil nutrient stoichiometry with soil of variable rock fragment contents and different vegetation types”为题发表于Catena。
图1 图文摘要