西藏色季拉山土壤生态化学计量特征:深度与海拔的影响

【字体: 时间:2025年02月28日 来源:Acta Oecologica 1.3

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  来自西藏的研究人员为探究土壤化学计量特征,研究色季拉山不同海拔和深度土壤,部分证实假设,为相关研究提供依据。

  在全球气候变暖的大背景下,山地生态系统正面临着气温上升的挑战。据预测,本世纪气温将升高 2 - 4°C,这会使得植被带和植物生长的海拔上限向上扩展 300 - 600 米。气候变化会影响土壤中碳(C)、氮(N)、磷(P)的含量以及 C:N:P 的化学计量比,进而对生态系统的结构和功能产生影响。目前,多数土壤化学计量学研究集中在大尺度的经纬度模型、不同演替阶段和植被类型变化等方面,而针对不同土壤深度和海拔梯度上化学计量变化的研究相对较少。
海拔梯度被视为评估全球气候变化下地上和地下生态系统结构与功能的天然实验室。以往研究表明,土壤养分化学计量沿海拔梯度或土壤深度的变化呈现出复杂多变的模式,并非简单的线性关系。例如,陕西宁陕县火地塘林区油松林的土壤养分含量随海拔升高呈 U 型变化;洞庭湖地区土壤 C:P 和 N:P 逐渐增加,而太白山地区则逐渐降低。在土壤深度方面,C、N、P 含量以及 N:P、C:P 通常随土壤深度增加而降低,但土壤 C:N 在一定深度内有的研究认为相对稳定,有的则表明会随深度增加而上升。这些有争议的结果说明土壤化学计量特征会因植被类型和地理位置而复杂多变。因此,拓展对土壤化学计量空间变化的认识,对于理解气候变化下的养分限制模式至关重要。

本研究选取西藏东南部色季拉山为研究区域,这里分布着大面积以急尖长苞冷杉(Abies georgei var. Smithii)为主的暗针叶林。色季拉山垂直分带明显,对气候变化响应敏感,是研究森林生态系统土壤养分变化特征的天然实验室。研究人员探究了不同土壤深度(0 - 10cm、10 - 20cm、20 - 30cm)和不同海拔(3500m、3900m、4300m)下土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)以及 C:N:P 的分布特征。考虑到土壤养分化学计量随海拔梯度变化复杂,且急尖长苞冷杉林研究区域空间异质性低,凋落物数量和质量差异小,研究人员提出了两个假设:一是 C、N、P 浓度随海拔升高并非简单线性变化;二是土壤深度变化对土壤化学计量的影响比海拔更大。

研究结果显示,双向方差分析表明不同海拔和土壤深度对 SOC、TN、TP 浓度及其化学计量比有显著影响(P < 0.05)。不同土层的 SOC、TN 和 TP 含量随海拔升高呈 U 型变化。总体趋势上,0 - 10cm 土层的 SOC 和 TN 含量随海拔升高呈下降趋势,而 10 - 20cm 和 20 - 30cm 土层则呈上升趋势。

研究结果部分支持了研究人员提出的两个假设。在西藏东南部色季拉山的土壤中,土壤深度被证实是影响 SOC、TN、C:N 和 N:P 含量的关键因素,这与假设相符。然而,尽管研究人员预测土壤深度变化对土壤化学计量的影响会超过海拔,但其他研究结果表明,海拔梯度对 TP 和 C:N 也有显著影响。该研究增强了人们对山地生态系统养分循环空间变化的理解,提升了预测高海拔山地森林生态系统对全球变暖响应的能力,为未来气候变暖背景下预测高海拔山地森林生态系统土壤碳循环和高山林线变化提供了理论依据。
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