南亚热带主要森林类型磷循环的生物调节机制及其影响因素分析

Soil phosphorus (P) deficiency has been a serious problem in some tropical and subtropical areas, which would become more serious under the global change and regional environmental change. Previously, the studies about plant adaptation to soil low P stress mostly focused on agricultural crops and plantation tree species. And most of the experiments have been carried out in homogeneous soils. However, few studies have been concerned on the adaptation of native species to the low P stress in the heterogeneous soil. Hence, this project aims to study the biological adjust and adaptation mechanisms to low P concentrations in natural forest types of southern subtropical areas via some long-term forest plots. The strategy and mechanism of P absorption by the main dominant tree species under global change and regional environmental change will be analyzed and clarified. The contribution of the microbe to P absorption by the trees will be evaluated. Besides, the P cycling mechanism of natural forests and the key factors which affect soil P availability in the heterogeneous soil will also be discovered. It will provide scientific proof for the sustainable management of the forest ecosystems and the theoretical basis for the policy making for forest management department.

在一些热带和亚热带地区，土壤缺磷问题严重。在全球变化和区域环境质量改变的现实状况下，这种问题或将更为突出。然而目前国内外学者仅仅对部分农业和林业栽培植物的低P适应机制展开了研究，且这些研究大都在均质土壤中进行，而较少开展自然林植物对高度异质森林土壤环境的低P适应研究。基于目前拥有的长期野外控制实验研究平台，本项目拟研究南亚热带主要森林类型（季风常绿阔叶林、针阔叶混交林、马尾松林）磷循环的生物调节机制及其影响因素。通过本项目的研究，将阐明全球变化和区域环境质量改变状况下南亚热带不同森林类型主要优势植物吸收P的策略及其机制；评估微生物对植物吸收土壤P的贡献；了解异质土壤环境的自然林内P的循环机制及其影响因素。为森林生态系统的可持续经营提供科学依据，为森林生态系统的管理以及策略的制定提供理论依据。

在一些热带和亚热带地区，土壤缺磷问题严重。在全球变化和区域环境质量改变的现实状况下，这种问题或将更为突出。然而目前国内外学者仅仅对部分农业和林业栽培植物的低P适应机制展开了研究，且这些研究大都在均质土壤中进行，而较少开展自然林植物对高度异质森林土壤环境的低P适应研究。基目前拥有的长期野外控制实验研究平台，本项目拟研究南亚热带主要森林类型（季风常绿阔叶林、针阔叶混交林、马尾松林）磷循环的生物调节机制及其影响因素。本项目主要研究结果为：（1）CO2 浓度升高，使土壤湿度加大，提高土壤无机P含量，促进植物对P的吸收，导致某些树种植物体 N:P 的下降。在 CO2 浓度升高的背景下，相比于非豆科植物，N 添加更有利于降低了豆科植物的 N:P。植物体 N:P 的变化主要与其 P 含量的变化有关。（2）模拟酸雨加剧了南亚热带森林土壤酸化与P限制；当前大气N沉降背景下，豆科树种比非豆科树种有更高的土壤P吸收能力。（3）增温会促进凋落物的分解，使植物生长可利用性P养分含量增加，但是增温对凋落物分解过程中养分含量释放率的促进程度与凋落物树种有关；增温对植物P含量的影响因生态系统类型和树种的不同而不同。（4）在南亚热带森林生态系统，全年的干旱会降低土壤有机 P 的矿化潜力，而在雨季，降雨量的增加将不利于季风林土壤有机 P 的矿化；干旱处理下，不同树种P的吸收能力不同，同时干旱处理时间和强度也会影响树木对P的吸收能力。（5）南亚热带森林磷循环综合受大气CO2浓度升高、酸沉降、增温及干旱的联合影响，这些影响通过改变微生物组成及磷酸酶活性共同影响着森林磷循环。本项目研究结果可为森林生态系统的可持续经营提供科学依据，为森林生态系统的管理以及策略的制定提供理论依据。本项目已经发表18篇文章，其中SCI刊物发表14篇。发表的文章全部标记“国家自然科学基金”为第一或者第二资助。目前，本项目已经超额完成了本项目发表论文的任务要求。