环境变化对南亚热带森林土壤磷有效性的影响及其生物化学调控机制

The availability of phosphorus in soils is one of the major factors in determining tropical and subtropical forest ecosystem productivity and other biological processes, and it largely depends on the transformation of phosphorus in soil, such as phosphatase hydrolysis or iron redox, but these processes are also influenced by many environmental factors. The objective of the project is to investigate the effects and mechanistic controls of environmental changes on soil phosphorus availability in subtropical forests in southern China. In this project, multiple on-going manipulation-experiments that simulate main global climate change scenarios will be applied. This project will improve our understanding of the key mechanism driven by nutrient availability and interspecific competition for community changes in subtropical forests in southern China, and may provide some scientific basis for biodiversity and sustainable management of forest ecosystem under future climate change.

土壤磷的有效性是决定热带亚热带森林生态系统生产力及其他生物过程的主要因素之一，其高低很大程度上取决于磷在土壤中的转化迁移过程，如磷酸酶水解或铁氧化还原等，而这些过程又受多种环境因素共同影响。本项目以南亚热带森林为研究对象，借助模拟全球气候变化主要情景的多个野外控制实验平台，探讨环境变化对土壤磷有效性的影响及其生物化学调控机制并分析不同树种之间的适应性，有助于从养分有效性和种间竞争共同驱动的角度揭示南亚热带森林群落结构趋势性变化的关键机制，为未来气候变化背景下森林生态系统生物多样性稳定及其可持续经营提供科学依据。

土壤磷的有效性是决定热带亚热带森林生态系统生产力及其他生物过程的主要因素之一，其高低很大程度上取决于磷在土壤中的转化迁移过程，如磷酸酶水解或铁氧化还原等，而这些过程又受多种环境因素共同影响。针对上述问题，本项目选择南亚热带常绿阔叶林和桉树人工林为研究对象，探究环境变化如增温和降水改变，以及引入固氮树种对土壤P有效性的影响及其生物化学调控机制。研究结果显示：（1）土壤磷转化对酸雨的响应具有季节性差异，即在雨季，植物可以调动菌根真菌促进闭蓄态磷的溶解，缓解酸化引起的磷限制；（2）施氮通过土壤酸化可以增加土壤闭蓄态磷库，减少土壤磷的有效性，而引入固定树种则通过改变了微生物群落组成，特别是增加丛枝菌根真菌的丰度，溶解闭蓄态磷库，从而维持土壤磷的有效性；（3）增加降雨次数(但不改变全年降雨量)通过增加凋落物淋溶有机质的输入和促进铁铝氧化物，推动闭蓄态磷库转变为不稳定磷库，最终增加土壤磷的有效性，而干旱处理则对凋落物淋溶有机质的输入和矿物质元素均影响不大，仅减少旱季的土壤磷的有效性。研究结果阐明了环境变化背景下南亚热带森林土壤P 的有效性变化规律及其生物化学调控机制。这些发现有助于更好地理解南亚热带森林群落结构趋势性变化的关键机制，为未来气候变化背景下森林生态系统生物多样性稳定及其可持续经营提供科学依据。