10年模拟氮沉降对苦竹林根际与非根际土壤铝组分的影响
2021-10-12陈雨芩陈冠陶王宇陈蕙心李青桦涂利华
陈雨芩 ,陈冠陶 , ,王宇 ,陈蕙心 ,李青桦 ,涂利华 *
1. 四川农业大学林学院/长江上游森林资源保育与生态安全国家林业和草原局重点实验室,四川 成都 611130;
2. 四川农业大学林学院/长江上游林业生态工程四川省重点实验室,四川 成都 611130;
3. 德国哥廷根大学森林科学和森林生态学院热带和亚热带生态系统土壤学系,德国 哥廷根 37077
化石燃料和化肥的大量使用导致了过量的氮(N)元素沉降到陆地生态系统,在直接干扰陆地生态系统N循环的同时也导致土壤不断酸化。Tian et al.(2015)整合分析了全球106项研究,结果表明N添加使全球土壤pH平均降低了0.26单位。不同的自然生态系统的背景pH值差异较大,土壤pH缓冲能力各异,因此,N沉降导致的土壤酸化对生态系统的影响也不同。对于弱酸性土壤而言,其主要通过土壤胶体吸附的盐基离子和土壤溶液中 H+的置换来抵抗土壤酸化(罗承德,1993)。当土壤持续酸化,盐基离子被大量消耗损失后即进入了铝(Al)缓冲体系,这时土壤溶液中的H+攻击土壤矿物颗粒表面,导致稳定的Al原子变为交换性Al3+,随后Al3+被吸附在土壤胶体的阳离子交换位点,并与土壤溶液中的Al3+保持动态平衡(Brady et al.,2017)。这个过程涉及到Al由非常稳定的矿物结构原子到吸附态最后到游离态的不断演化(沈仁芳,2008)。因此只有系统的研究土壤中不同Al组分的动态变化,才能深入了解 Al在土壤酸化过程中的响应状况。
随着土壤酸化,活性 Al[Al3+、Al(OH)2+、Al(OH)2+等的总称]被释放到土壤溶液中,对植物造成 Al毒害(Drabek et al.,2005;Delhaize et al.,2007;Niu et al.,2020)。其中,Al3+和单体羟Al络合物对植物毒性最大(Matúš et al.,2006;……
