地上和地下碳输入对中山湿性常绿阔叶林土壤磷库和转化速率的调控作用

摘要

磷是维持生命活动过程的必需元素之一，参与或控制了生物地球化学循环的许多过程。有效磷在大部分生态系统中是缺乏的，特别是热带生态系统，是初级生产力的限制因素。在全球变化的大背景下，空气CO2浓度持续升高、全球气温的稳步增长、森林特别是热带森林面积的大幅度减少，所有的变化对人类的生产生活都将产生巨大的影响，那么作为全球变化主角的C素在土壤中的输入和输出对土壤中磷素的转化过程将产生什么样的影响？ 为了阐明森林地上地下碳输入和林木养分吸收对土壤中磷转化的影响，我们在哀牢山中山湿性常绿阔叶林中对林木进行环割、切根、去除凋落物处理，研究结果如下： 1. 通过环割减少地下碳输入会提高微生物生物量磷库和微生物磷固定速率；去除凋落物减少森林地上碳输入会降低微生物生物量磷库和有机磷的矿化速率；切根在减少森林地下碳输入的同时也减少林木的养分吸收，能够提高微生物生物量磷库和有机磷的矿化速率，并且干季表现得更加明显。 2. 切根干季时主要通过提高无机磷净溶解率增加进入磷转化过程的磷量，增加溶解磷的量，提高微生物固定磷速率和有机磷矿化速率，在提高转化的效率同时增加有机磷的量。雨季时，降低无机磷净溶解率减少了磷转化过程的磷量，通过提高有机磷矿化速率，使得有机磷量降低，增加了溶解磷量。切根增加土壤磷的有效性。 3. 去除凋落物降低微生物生物量磷库、NaHCO3-extractable Po磷库和阴离子吸附无机磷库，从而降低了表层矿质土的供磷能力。 4. 碳输入土壤的地下过程对酸性磷酸酶活性的影响可以忽略不计，并且实验测定表明季节变化对酸性磷酸酶活性也不存在明显的影响，但酸性磷酸酶活性在腐殖质和矿质土之间差别明显。 5. 结果表明土壤微生物能在干季林木养分吸收微弱的情况下将土壤溶液中的无机磷固定为微生物生物量磷，从而避免土壤难溶性的无机磷的形成，维持土壤有效磷水平。而林木根系地下碳输入的减少和凋落物地上碳输入的增加则加强土壤微生物磷的固定过程。