科研進(jìn)展
中國(guó)北方荒漠-草原過(guò)渡帶土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量特征
及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究獲進(jìn)展
荒漠-草原過(guò)渡帶是內(nèi)蒙古中部地區(qū)抵御沙塵暴和沙漠化的重要生態(tài)屏障。土壤養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量特征與植物群落生物量、生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)功能和穩(wěn)定性密切相關(guān)。
基于區(qū)域尺度樣帶調(diào)查,研究了陰山北麓荒漠-草原過(guò)渡帶82個(gè)樣點(diǎn)土壤有機(jī)碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量及C:N、C:P和N:P比值與氣候因子、植被特征和土壤性質(zhì)之間的關(guān)系。結(jié)果表明,典型草原SOC、TN和TP含量及C:P、N:P比值均高于灌木荒漠,C:N比在不同植被類(lèi)型間無(wú)顯著差異。干旱土(淡棕鈣土、棕鈣土和灰棕鈣土)土壤SOC、TN和TP含量及C:P、N:P比值均高于漠境土(灰漠土和棕漠土)和風(fēng)沙土(圖1)。SOC和TN含量隨干旱土土壤深度的增加呈明顯下降趨勢(shì),是由于干旱土土壤表層草本植物覆蓋較高。土壤TP含量,C:N,C:P和N:P比的差異性主要體現(xiàn)在不同土壤類(lèi)型之間,而不是土壤深度,這可能是由于荒漠地區(qū)土壤有機(jī)碳、全氮、全磷協(xié)同變化和土壤弱淋溶性造成的。冗余分析表明,降水、土壤粘粉粒含量是影響荒漠草原過(guò)渡帶土壤有機(jī)碳、全氮和總磷化學(xué)計(jì)量特征的最關(guān)鍵因素(圖2)。結(jié)構(gòu)方程模型結(jié)果表明,降水會(huì)通過(guò)影響植被特征和土壤理化性質(zhì)間接影響土壤養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量特征。溫度(MAT)和土壤pH值對(duì)SOC、TN、C:P和N:P (MAT除外)有顯著的直接效應(yīng)和負(fù)向影響(圖3)。研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了當(dāng)前氣候變化對(duì)SOC、TN和TP含量以及C:N:P化學(xué)計(jì)量比的重要性,以及未來(lái)氣候變化對(duì)荒漠-草原過(guò)渡帶生態(tài)影響的重要性。
該研究成果以 Patterns and driving mechanism of soil organic carbon, nitrogen, and phosphorus stoichiometry across northern China’s desert-grassland transition zone 為題發(fā)表在農(nóng)林科學(xué)領(lǐng)域期刊 CATENA。中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院博士研究生盧建男為論文第一作者,趙學(xué)勇研究員為通訊作者。該研究獲國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查項(xiàng)目(No. 2017FY100200)資助。
圖1 土壤SOC、TN、TP及其化學(xué)計(jì)量比隨土壤深度的變化
圖2 RDA排序圖揭示了土壤養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量與氣候、植被和土壤性質(zhì)的關(guān)系
DESS:風(fēng)沙土;GDS:灰漠土;BDS:棕漠土;LBCS:淡棕鈣土;BCS:棕鈣土;GBS:灰棕鈣土。MAP:降水;MAT:溫度;MS:中砂;SC:粘粉粒;BD:土壤容重;SP:土壤孔隙度;pH;AHB:草本地上生物量;HCO:草本地上蓋度;HDO:草本地上多度;SHDI:香農(nóng)多樣性指數(shù)
圖3 SEM揭示了環(huán)境因子對(duì)SOC、TN和TP及其化學(xué)計(jì)量比的直接和間接影響