氮磷添加对丘陵红壤区人工林根际过程与叶片养分属性的影响

氮磷是丘陵红壤区人工林生产力和稳定性的关键调控因子，根际地下生态过程及其与地上生态过程的整合是限制生态学发展的"瓶颈"。以退化红壤恢复20年后的枫香（Liquidambar formosana，落叶）和木荷（Schima superba，常绿）阔叶林为研究对象，分别开展对照、氮添加、磷添加和氮磷同时添加4种处理3次重复施肥试验。以根序分级及其生态功能差异为切入点，采用土钻法、内生长法和微根管法联合开展根构型、细根周转和养分动态，15N同位素示踪法开展根际N解聚合、总矿化、硝化和固持过程， 改进P功能形态分级开展根际P转化及其有效性，PCR-DGGE开展根际微生物多样性与生态功能，以及微生物生物量、重要胞外酶活性的根际效应等地下生态过程的研究；并将其与叶片N、P养分动态及其再吸收等地上生态过程进行整合。既有助于揭示森林地下生态过程的本质规律，又可指导退化红壤区人工林的管理及应对全球变化。

以丘陵红壤区主要针叶和阔叶林为对象，利用野外氮磷肥定期观测试验平台和室内人工气候箱模拟培养装置，开展土壤碳稳定性、氮磷供应及根际效应、根和叶养分动态及其回收效率等研究。主要成果：A）基于氮磷添加对杉木林关键过程的长期试验平台，发现土壤有效氮和速效磷均随外源氮磷添加而提高，但氮磷同加，可降低有效氮含量，促进树木氮吸收；杉木不同年龄小枝和针叶氮磷因施肥而提高，但其回收效率无显著响应，一年生枝叶氮磷含量及回收效率高于年龄较大的枝叶，磷回收效率显著高于氮；推断该区林地总体为磷限制系统。B）以针叶树杉木和阔叶树枫香为对象，发现针叶树土壤碳稳定性对氮沉降的响应强度始终为正效应，而阔叶树为负效应；氮沉降降低阔叶树土壤硝态氮和有机碳前期矿化速率的根际效应，增强其后期根际效应，而针叶树各变量根际效应对氮沉降响应不显著；推断针叶树和阔叶树根际过程对氮沉降响应模式有别。Ｃ）以不同肥力水平杉木林为对象，发现混交阔叶树可通过改变根际效应而提高土壤主要功能形态磷含量，但却降低运输根、新枝和新叶磷含量，表明土壤养分供给驱动的地下根际过程与地上枝叶氮磷动态存在异步性和失调性，估计与树种混交后的竞争有关。