硅(Si)是地壳中第二丰富的元素，有利于植物生长、防御，且与陆地生态系统碳循环紧密关联，植物对Si的吸收、利用影响着Si的生物地球化学循环及其与碳循环的耦合关系。然而大气氮沉降对亚热带森林植物硅循环的影响机理尚不清楚。探究氮沉降影响下植物-土壤系统中硅的动态及其影响因素对揭示森林生态系统硅生物地球化学和有机碳循环过程对全球变化的响应途径和机制具有重要意义。
中国科学院华南植物园生态中心博士研究生余恒等人依托生态中心建立的“林冠、林下氮添加模拟大气氮沉降”野外控制实验平台，研究了林冠和林下氮添加处理下硅在植物-土壤系统的动态及其驱动因子，发现：1)高氮添加显著提高森林土壤植物有效硅和有机质结合态硅含量，但显著降低土壤无定形硅含量 （图1）；2)氮添加（尤其是高氮添加）显著降低了森林土壤pH，但显著提高了植物根系有机酸的分泌速率及植物叶片植硅体含量；3)土壤植物有效硅和有机质结合态硅含量显著正相关，根系有机酸、土壤pH和植物有效硅是影响叶片植硅体含量的主导因子 （图2）。该研究证实，氮添加促进了南亚热带森林土壤硅的有效性及其在植物叶片中的累积。由于硅和碳间的强烈耦合，氮沉降影响下，硅生物地球化学循环的变化势必影响森林生态系统有机碳的动态变化及其响应机制。
相关研究成果于近期在线发表在国际学术期刊Plant and Soil（《植物与土壤》）上。中国科学院华南植物园博士生余恒和已毕业硕士生覃张芬为论文共同第一作者，旷远文研究员为通讯作者。该研究得到广东省重点领域研发项目、广东省基础和应用旗舰项目和广东省科技计划项目联合资助。论文链接：https://doi.org/10.1007/s11104-024-06872-8
图1. 林冠和林下氮添加对亚热带森林4种形态土壤硅的影响
图2. 亚热带森林植物叶片植硅体的主要影响因素
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