科研进展

华南植物园揭示森林植物多样性和物种周转共同调控土壤氮、磷有效性

  

  植物-土壤相互作用是生态系统进化的重要驱动力。已经有大量研究报道了关于土壤养分如何影响植物多样性的研究。然而,关于植物对土壤的反馈作用鲜有报道。此外,普遍认为高的植物多样性能够显著提高土壤氮、磷有效性。然而,在森林自然演替过程中,植物多样性与土壤氮、磷有效性并不是成单一的线性关系。考虑到森林在演替过程中物种组成也发生着变化(物种周转),这可能也会影响土壤养分的有效性,但却尚未得到证实。 

  中科院华南植物园生态与环境科学研究中心刘旭军博士(鼎湖山站)在导师刘菊秀研究员的指导下,基于鼎湖山不同森林演替阶段的3个森林(马尾松林、针阔混交林和季风常绿阔叶林)的长期观测数据(2004-2015年),研究了植物多样性和物种周转对土壤氮、磷有效性的影响。 

  研究结果表明,植物多样性和物种周转速率随着森林演替而增加,且两者都改变了土壤氮、磷的有效性。高的植物多样性通过提高群落生产力、改变凋落物质量以及影响土壤理化性质对土壤氮、磷的有效性产生了积极影响。然而,土壤氮、磷对物种周转的反应不同。土壤全氮(TN)和有效氮(AN)与物种周转呈正相关,而土壤全磷(TP)与物种周转呈负相关,表明森林演替过程中物种周转可能会导致土壤氮、磷供应的失衡。该研究结果为土壤氮、磷有效性与植物多样性的非单一线性关系提供了可能的解释,即土壤氮、磷有效性受到物种多样性和物种周转的共同调节。 

  相关研究成果已近期发表在国际林学期刊Plant and Soil(《植物与土壤》)上(JCR一区;5IF=3.88)。该研究得到国家自然科学基金、广东省重点研发项目和广州市科技计划项目的自助。论文链接:https://doi.org/10.1007/s11104-021-04940-x

图1. 植物多样性对土壤全氮(TN);有效氮(AN);全磷(TP)和有效磷(AP)的影响。

 

图2. 物种周转对土壤全氮(TN);有效氮(AN);全磷(TP)和有效磷(AP)的影响。