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華南植物園對氮沉降影響森林土壤硅組分研究取得新進
大氣氮沉降顯著影響陸地生態(tài)系統(tǒng)尤其熱帶和亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的硅循環(huán)。土壤硅動態(tài)與植物的生長與防御策略密切相關，調(diào)控著硅酸鹽風化進程，進而影響森林生態(tài)系統(tǒng)碳吸存。當前大部分相關研究主要基于林下氮添加實驗，可能忽略了林冠多種生態(tài)過程，可能無法真實反映大氣氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)土壤硅組分的影響。
中國科學院華南植物園生態(tài)中心博士研究生余恒等人依托建立的“林冠、林下氮添加模擬大氣氮沉降”野外控制實驗平臺，探討了不同氮添加方式對土壤硅組分的差異性影響及其機制。結果表明，不同氮添加方式對土壤硅組分的影響不同：林冠氮添加顯著提高了土壤氯化鈣提取態(tài)硅(植物有效硅)、乙酸提取態(tài)硅和草酸提取態(tài)硅的含量，主要歸因于低結晶度成土氧化物的增加，可能為有效硅提供了更多的吸附位點;林下氮添加則通過顯著降低土壤 pH 并提高土壤有機碳含量，增強了非晶態(tài)/生物源硅組分(如過氧化氫提取態(tài)硅、碳酸鈉提取態(tài)硅和土壤植硅體)的含量。值得注意的是，植物有效硅僅在深層土壤中與碳酸鈉提取態(tài)硅和土壤植硅體呈顯著正相關，但在表層和審查土壤中與乙酸提取態(tài)硅和過氧化氫提取態(tài)硅顯著正相關。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的植硅體可能并非植物有效硅的唯一來源，吸附/解吸過程也是調(diào)控土壤硅有效性的關鍵機制之一。上述結果揭示了不同氮添加方式對土壤硅組分的差異性機制，在評估大氣氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)硅生物地球化學循環(huán)影響時，應充分考慮林冠生態(tài)過程。
相關研究成果以“Distinct effects of long-term canopy and understory nitrogen addition on soil silicon forms in a subtropical forest”為題近期在線發(fā)表在國際學術期刊Geoderma(《土壤學》)上。中國科學院華南植物園博士生余恒為論文第一作者，曠遠文研究員為通訊作者。該研究得到廣東省重點領域研發(fā)項目、廣東省基礎和應用旗艦項目和華南植物園應用植物重點實驗室項目聯(lián)合資助。
圖1. 林冠和林下氮添加對亞熱帶森林不同土壤硅組分的影響
圖2. 亞熱帶森林植物有效硅的主要影響因素
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