大氣硫沉降及其導(dǎo)致的土壤酸化對陸地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性和生態(tài)功能具有重要影響。土壤酸化導(dǎo)致草原生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性降低,并通過影響土壤養(yǎng)分有效性直接或間接影響植物地上和地下生物量,然而人們對土壤酸化如何通過改變草原植物葉和根的功能性狀,進(jìn)而影響植物地上和地下生物量,尚缺乏系統(tǒng)研究。
基于此,中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所土壤化學(xué)組依托在內(nèi)蒙古額爾古納草甸草原設(shè)置的元素硫添加模擬土壤酸化實驗平臺,選擇植物群落及羊草(Leymus chinensis)和寸草苔(Carex duriuscula)兩個優(yōu)勢物種,研究了硫添加3年后,植物功能性狀對地上和地下生物量變化的影響機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)硫添加導(dǎo)致土壤酸化和養(yǎng)分失衡。羊草降低比葉面積,提高葉片干物質(zhì)含量,表現(xiàn)出保守型生長策略,即土壤酸化抑制羊草地上生物量形成。土壤酸化下寸草苔增加植株高度、根系氮、磷等養(yǎng)分含量,表現(xiàn)出獲取型生長策略,即通過競爭資源來增加地上和地下生物量。隨著硫添加量的增加,植物群落地上生物量總體減少3%-33%,但由于土壤酸化促進(jìn)了土壤養(yǎng)分的活化,群落根系生物量卻增加了11%-22%(圖1)。本研究揭示植物性狀響應(yīng)權(quán)衡在酸化土壤環(huán)境下對退化草地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力維持具有重要作用,研究結(jié)果有助于更好地了解草原生態(tài)系統(tǒng)中的植物-土壤反饋作用。
研究結(jié)果以“Plant functional traits modulate the effects of soil acidification on above- and belowground biomass”為題于2024年5月發(fā)表在Biogeosciences期刊。中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所馮雪助理研究員為論文第一作者,河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院姜勇教授為通訊作者,李天鵬博士、蔡江平副研究員和李慧研究員等為共同合作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金項目(32271677、32071563、32222056、32271655)等項目資助。
論文鏈接:https://bg.copernicus.org/articles/21/2641/2024/bg-21-2641-2024.html?

圖1 硫添加誘導(dǎo)的土壤酸化對草甸草原兩個優(yōu)勢物種的地上和地下生物量和性狀的生態(tài)影響示意圖




