原始森林被單一物種的人工種植園所取代是熱帶地區(qū)普遍存在的現(xiàn)象。近年來，針對荒廢農(nóng)地的森林恢復(fù)工作引起了廣泛關(guān)注。在熱帶缺磷的土壤背景下，磷的生物有效性是制約生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和服務(wù)功能的重要因素。然而，熱帶森林恢復(fù)對土壤磷循環(huán)的具體影響過程及土壤生物有效磷的關(guān)鍵預(yù)測因子目前尚待明確和深入研究。

中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)博士研究生鄒鑫，在導(dǎo)師劉文杰研究員、Buchmann Nina教授(蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)，瑞士)的指導(dǎo)下，針對我國西南熱帶地區(qū)的土地利用變化背景，選取單一種植園、基于農(nóng)田再生的次生林、基于橡膠園再生的次生林和原始熱帶雨林為研究對象，深入分析了土地利用變化對植物群落特征、土壤磷動態(tài)以及土壤理化性質(zhì)的影響，解析了土壤有效磷的關(guān)鍵預(yù)測因子。研究發(fā)現(xiàn)：原始熱帶雨林轉(zhuǎn)變?yōu)閱我环N植園后，樹種多樣性顯著降低，表層土壤總磷、有效磷、微生物量磷以及酸性磷酸酶活性均發(fā)生下降。相比之下，農(nóng)田和橡膠園再生的次生林則顯著提高了樹種多樣性、改善了土壤理化性質(zhì)，并通過增加土壤有機(jī)碳、微生物量磷和磷酸酶活性提高了土壤的有效磷含量。隨機(jī)森林模型預(yù)測結(jié)果顯示，土壤有機(jī)碳、微生物量磷和細(xì)根生物量是預(yù)測土壤有效磷的關(guān)鍵因子。值得關(guān)注的是，土壤碳-磷比在旱季對土壤有效磷的影響更為突出，而酸性磷酸酶活性則在雨季的影響更為重要。此外，植物細(xì)根和豆科樹種對土壤磷循環(huán)具有積極影響，尤其對表層土壤的作用更為顯著。因此，研究指出：在熱帶地區(qū)構(gòu)建富含豆科植物、物種多樣的群落，并確保有機(jī)物質(zhì)輸入，將有助于維持土壤磷資源的可持續(xù)性。研究結(jié)果為決策者權(quán)衡生態(tài)恢復(fù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，提供了相關(guān)理論指導(dǎo)和實踐依據(jù)。

相關(guān)結(jié)果以Tropical forest restorationpromotes soil phosphorus bioavailability in SW China: Processes and predictors為題，發(fā)表在期刊Agriculture,Ecosystems & Environment上。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、云南省基礎(chǔ)研究計劃-重點項目、國家留學(xué)基金-聯(lián)培博士項目等資助。感謝版納植物園公共技術(shù)服務(wù)中心、版納生態(tài)站的鼎力支持和幫助。

土地利用變化背景下熱帶森林的土壤磷循環(huán)過程