科研進(jìn)展
中國北方荒漠-草原過(guò)渡帶土壤碳氮磷化學(xué)計量特征
及其驅動(dòng)機制研究獲進(jìn)展
荒漠-草原過(guò)渡帶是內蒙古中部地區抵御沙塵暴和沙漠化的重要生態(tài)屏障。土壤養分化學(xué)計量特征與植物群落生物量、生物多樣性、生態(tài)系統功能和穩定性密切相關(guān)。
基于區域尺度樣帶調查，研究了陰山北麓荒漠-草原過(guò)渡帶82個(gè)樣點(diǎn)土壤有機碳（SOC）、全氮（TN）和全磷（TP）含量及C:N、C:P和N:P比值與氣候因子、植被特征和土壤性質(zhì)之間的關(guān)系。結果表明，典型草原SOC、TN和TP含量及C:P、N:P比值均高于灌木荒漠，C:N比在不同植被類(lèi)型間無(wú)顯著(zhù)差異。干旱土（淡棕鈣土、棕鈣土和灰棕鈣土）土壤SOC、TN和TP含量及C:P、N:P比值均高于漠境土（灰漠土和棕漠土）和風(fēng)沙土（圖1）。SOC和TN含量隨干旱土土壤深度的增加呈明顯下降趨勢，是由于干旱土土壤表層草本植物覆蓋較高。土壤TP含量，C:N，C:P和N:P比的差異性主要體現在不同土壤類(lèi)型之間，而不是土壤深度，這可能是由于荒漠地區土壤有機碳、全氮、全磷協(xié)同變化和土壤弱淋溶性造成的。冗余分析表明，降水、土壤粘粉粒含量是影響荒漠草原過(guò)渡帶土壤有機碳、全氮和總磷化學(xué)計量特征的最關(guān)鍵因素（圖2）。結構方程模型結果表明，降水會(huì )通過(guò)影響植被特征和土壤理化性質(zhì)間接影響土壤養分化學(xué)計量特征。溫度（MAT）和土壤pH值對SOC、TN、C:P和N:P (MAT除外)有顯著(zhù)的直接效應和負向影響（圖3）。研究結果強調了當前氣候變化對SOC、TN和TP含量以及C:N:P化學(xué)計量比的重要性，以及未來(lái)氣候變化對荒漠-草原過(guò)渡帶生態(tài)影響的重要性。
該研究成果以 Patterns and driving mechanism of soil organic carbon, nitrogen, and phosphorus stoichiometry across northern China’s desert-grassland transition zone 為題發(fā)表在農林科學(xué)領(lǐng)域期刊 CATENA。中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院博士研究生盧建男為論文第一作者，趙學(xué)勇研究員為通訊作者。該研究獲國家科技基礎資源調查項目（No. 2017FY100200）資助。
圖1 土壤SOC、TN、TP及其化學(xué)計量比隨土壤深度的變化
圖2 RDA排序圖揭示了土壤養分化學(xué)計量與氣候、植被和土壤性質(zhì)的關(guān)系
DESS：風(fēng)沙土；GDS：灰漠土；BDS：棕漠土；LBCS：淡棕鈣土；BCS：棕鈣土；GBS：灰棕鈣土。MAP：降水；MAT：溫度；MS：中砂；SC：粘粉粒；BD：土壤容重；SP：土壤孔隙度；pH；AHB：草本地上生物量；HCO：草本地上蓋度；HDO：草本地上多度；SHDI：香農多樣性指數
圖3 SEM揭示了環(huán)境因子對SOC、TN和TP及其化學(xué)計量比的直接和間接影響
