梁國(guó)華，張德強(qiáng)，盧雨宏，馮霞，羅國(guó)良，趙則海*

1. 肇慶學(xué)院，廣東 肇慶 526061；2. 中國(guó)科學(xué)院華南植物園，廣東 廣州 510650；3. 廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院，廣東 佛山 528216

碳（C）是植物體干物質(zhì)組成最主要的結(jié)構(gòu)性元素，也是森林生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)氣候變化的一種敏感性指示物（肖輝林，1999）。氮（N）和磷（P）作為植物生長(zhǎng)的大量元素，常為森林生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)及其他過(guò)程的限制元素（Elser et al.，2007）。因此，生態(tài)系統(tǒng)中的 C、N、P元素循環(huán)一直是全球氣候變化研究的基本內(nèi)容（何俊杰等，2016）。生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)主要研究生態(tài)系統(tǒng) C、N、P等生命元素的平衡與耦合關(guān)系（Sterner et al.，2002），其從元素比率的角度把分子到生態(tài)系統(tǒng)不同層次的研究結(jié)果統(tǒng)一起來(lái)，為研究 C、N、P等元素在各種生態(tài)過(guò)程中的耦合關(guān)系以及它們之間的動(dòng)態(tài)平衡提供了一種新手段和新思路。近年來(lái)，生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)已成為了生態(tài)學(xué)研究熱點(diǎn)之一，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注（彭曉等，2016；Liu et al.，2013）。已有大量研究將植物、凋落物和土壤 C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征比應(yīng)用于生物地球化學(xué)循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性等領(lǐng)域（Tian et al.，2010；Aerts et al.，2012；孫世賢等，2018；白玉婷等，2017）。

酸雨是當(dāng)今世界最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一，目前中國(guó)受酸雨影響地區(qū)占國(guó)土面積的40%左右（張?zhí)K等，2008）。森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，也是酸雨的主要受體，日益嚴(yán)重的酸雨問(wèn)題必然會(huì)影響森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。而作為生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，C、N、P的轉(zhuǎn)化過(guò)程對(duì)酸雨增加的響應(yīng)也受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注，并進(jìn)行了一系列酸雨模擬試驗(yàn)（Ouyang et al.，2008；Chen et al.，2015）。然而，受野外試驗(yàn)條件的限制，國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍采用人工模擬酸雨淋洗土壤的方法評(píng)價(jià)酸雨對(duì)土壤的酸化效應(yīng)，及其對(duì)C、N、P的影響（俞元春等，2001；Xu et al.，2015），所得出的結(jié)果能否應(yīng)用到真實(shí)的自然條件中去，還有待于進(jìn)一步的研究。另外，大部分模擬試驗(yàn)采取短期集中酸雨施加處理，沒(méi)有考慮隨酸雨處理時(shí)間的延長(zhǎng)土壤C、N、P所發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化（Chen et al.，2015）。生態(tài)系統(tǒng)中C、N、P的循環(huán)過(guò)程是相互耦合的（Lai，2004），環(huán)境變化對(duì)森林土壤N、P轉(zhuǎn)化的影響會(huì)引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)C平衡的長(zhǎng)期反饋（Liu et al.，2013）。但以往大多數(shù)學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注森林土壤 C、N、P某一兩種元素的生態(tài)過(guò)程對(duì)酸雨的響應(yīng)，鮮有綜合考慮酸雨對(duì)森林土壤 C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響。

熱帶和亞熱帶森林區(qū)域在全球植被分區(qū)中約占全世界森林總面積的60%，其初級(jí)生產(chǎn)力高達(dá)全球陸地生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力的一半（Malhi et al.，2008）。而近年來(lái)，中國(guó)南亞熱帶森林酸雨和森林土壤酸化問(wèn)題尤其嚴(yán)重，如鼎湖山自然保護(hù)區(qū)的酸雨頻率由2003年的63%（劉菊秀等，2003a）增至2009年的96%（朱圣潔等，2011），森林土壤自然酸化非常嚴(yán)重（劉菊秀等，2003b）。故在該區(qū)域開(kāi)展野外人工模擬酸雨試驗(yàn)深入研究酸雨對(duì)森林C∶N∶P化學(xué)計(jì)量特征的影響非常必要。為此，以鼎湖山具有典型代表性的南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林為研究對(duì)象，通過(guò)在自然林里開(kāi)展模擬酸雨對(duì)土壤C、N、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)研究，探討酸雨增加對(duì)生態(tài)系統(tǒng)C、N和P耦合循環(huán)的影響，從而揭示全球變化背景下森林生態(tài)系統(tǒng)元素的相互作用與制約變化規(guī)律及其適應(yīng)機(jī)制，為森林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理及策略制定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與樣地概況

研究地設(shè)在廣東省中部、珠江三角洲西南的肇慶市鼎湖山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（112°30′～112°33′E，23°09′～23°11′N）內(nèi)，距廣州 86 km，面積 1113 hm2。該地區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫20.9 ℃，最冷月（1月）和最熱月（7月）的平均溫度分別為12.6 ℃和28.0 ℃；年平均相對(duì)濕度為80%，年均降雨量和蒸發(fā)量分別為1929 mm和1115 mm，4—9月為濕季，10月—次年3月為旱季（黃展帆等，1982）。隨海拔梯度升高，鼎湖山垂直分布著赤紅壤、黃壤和山地灌叢草甸土3類土壤。試驗(yàn)樣地所處的季風(fēng)常綠闊葉林土壤為發(fā)育于砂巖或砂頁(yè)巖的赤紅壤。保護(hù)區(qū)內(nèi)有著群落演替進(jìn)程處于不同階段的 3種森林——馬尾松(Pinus massoniana)針葉林、馬尾松針闊混交林和季風(fēng)常綠闊葉林。本試驗(yàn)樣地所在的季風(fēng)常綠闊葉林海拔250～400 m，是有著近400年保護(hù)歷史的南亞熱帶地帶性植被類型，整個(gè)群落處于由陽(yáng)性植物占優(yōu)勢(shì)的森林向中生性和耐陰性植物占優(yōu)勢(shì)的演替頂極群落類型演變的最后階段。群落終年常綠，垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜，群落優(yōu)勢(shì)樹(shù)種主要有錐栗（Castanopsis chinensis）、荷木（Schima superba）、厚殼桂（Cryptocarya chinesis）、黃果厚殼桂（Cryptocarya concinna）和鼎湖釣樟（Lindera chunni）等（任海等，1996）。

1.2 試驗(yàn)樣地設(shè)計(jì)

2009年初在上述季風(fēng)林選取坡度和坡向接近的林地，分別設(shè)置12個(gè)10 m×10 m的樣方用于模擬酸雨試驗(yàn)。每個(gè)樣方四周用水泥板材圍起，水泥板材插入地表15 cm，地上部分高出地表5 cm，每個(gè)樣方之間預(yù)留3 m寬的緩沖帶。設(shè)計(jì)CK、T1、T2和T3 4個(gè)模擬酸雨處理，其中CK是對(duì)照，為當(dāng)?shù)氐奶烊缓?，pH值約為4.5；根據(jù)鼎湖地區(qū)近年來(lái)降雨pH值（劉菊秀等，2003b），設(shè)T1為pH=4.0（接近自然降雨的最低pH值），考慮到降雨pH值在將來(lái)的下降趨勢(shì)，設(shè)T2和T3的pH值分別為3.5和 3.0。另外，根據(jù)鼎湖地區(qū)近年來(lái)降雨中主要成分的比例以及變化趨勢(shì)，設(shè)計(jì)模擬酸雨n(H2SO4)∶n(HNO3)=1∶1（物質(zhì)的量比）；每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。2009年6月開(kāi)始進(jìn)行模擬酸雨處理，每月月初和月中將配置好的40 L模擬酸雨，用汽油動(dòng)力噴霧機(jī)人工均勻噴灑在林地上。對(duì)照樣方則噴灑等量天然湖水，以減少因外加的水而對(duì)森林生物地球化學(xué)循環(huán)造成影響。模擬酸雨試驗(yàn)期間，T1、T2和T3處理的每個(gè)樣方接受的 H+量分別為9.6、32和 96 mol·hm-2·a-l，分別約相當(dāng)于自然穿透雨 H+輸入量的0.6、2.0和6.0倍。

1.3 土壤采集與測(cè)定

于2009年、2011年、2013年、2016年和2017年每年12月，即模擬酸雨處理半年到8年半這8年內(nèi)，分別在上述實(shí)驗(yàn)樣地采集土壤樣品，在每個(gè)樣方內(nèi)隨機(jī)選取4個(gè)點(diǎn)，去除表土覆蓋的枯枝落葉，用內(nèi)徑2.5 cm的不銹鋼空心圓柱采集0～10 cm和10～20 cm兩層土壤，每個(gè)點(diǎn)四鉆混合，采集到的新鮮土壤樣品立即取出植物殘?bào)w、根系和土壤動(dòng)物（如蚯蚓等），裝入土袋，帶回實(shí)驗(yàn)室。土樣制備：將土樣放至于通風(fēng)干燥處，剔除石粒和草根等雜物，自然風(fēng)干，再用滾軸磨成2 mm的粉末，裝瓶待用。土壤pH值以1 mol·L-1氯化鉀浸提（水土比為2.5∶1）后用pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定。剩余風(fēng)干土經(jīng)研磨后過(guò)0.25 mm的篩。土壤全C采用重絡(luò)酸鉀-外加熱法測(cè)定，土壤全N采用半微量凱氏定氮法，全P用酸溶-鉬銻抗比色法（魯如坤，2000）。

1.4 數(shù)據(jù)的分析

所有數(shù)據(jù)均利用SAS 10.0軟件（SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析分析，用SigmaPlot 10.0軟件作圖。利用Pearson相關(guān)系數(shù)對(duì)土壤pH值、C、N、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其比值之間進(jìn)行相關(guān)分析（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 模擬酸雨下土壤pH值和土壤C、N和P質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)

圖1 不同處理間土壤pH值、土壤C、N、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)的動(dòng)態(tài)Fig. 1 Dynamics of soil pH value, C, N, and P concentration under different treatments

如圖1所示，5次測(cè)定的對(duì)照樣方表層（0～10 cm）土壤pH值，土壤C、N和P質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值在分別為(3.89±0.01)，(31.99±0.37)、(2.25±0.05)和(0.23±0.01) g·kg-1，次層（10～20 cm）則分別為(4.03±0.01)，(18.5±0.49)、(1.40±0.02)和(0.14±0.01)g·kg-1。對(duì)5次測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析，結(jié)果表明，長(zhǎng)期模擬酸雨對(duì)次層土壤各指標(biāo)均沒(méi)有顯著影響（P>0.05）；表層土壤N質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各個(gè)處理間也沒(méi)有顯著差異，但模擬酸雨卻顯著降低了表層土壤pH值（P<0.05），顯著提高了表層土壤C質(zhì)量分?jǐn)?shù)（P<0.05）；表層土壤P質(zhì)量分?jǐn)?shù)在長(zhǎng)期模擬酸雨也有一定的下降趨勢(shì)，但差異不顯著。

同時(shí)，模擬酸雨對(duì)表層土壤的各指標(biāo)的處理效應(yīng)大體上隨著模擬酸雨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸顯著，表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)初期，模擬酸雨無(wú)顯著降低表層土壤pH值和土壤C、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而在2013年、2016年和2017年（模擬酸雨4年半、7年半和8年半后）T3處理土壤pH值均顯著低于對(duì)照處理（P<0.05）；同樣，在2016年和2017年T3處理土壤C質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于對(duì)照處理。結(jié)果同時(shí)表明，總體上，只有強(qiáng)酸處理T3顯著降低了土壤pH值和土壤C質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中在2017年，與對(duì)照相比，土壤pH值在T3處理的下降幅度達(dá)0.22，土壤C質(zhì)量分?jǐn)?shù)在T3處理的增加幅度達(dá)14.69%；酸雨對(duì)土壤P質(zhì)量分?jǐn)?shù)的處理效應(yīng)也在 2017年達(dá)到最大，與對(duì)照相比，T3處理的下降幅度達(dá)18.79%。

2.2 模擬酸雨下土壤C∶N、C∶P和N∶P的變化趨勢(shì)

圖2 不同處理間土壤C∶N、C∶P和N∶P的動(dòng)態(tài)Fig. 2 Dynamics of soil C∶N, C∶P, and N∶P under different treatments

如圖2所示，5次測(cè)定的對(duì)照樣方表層（0～10 cm）土壤 C∶N、C∶P 和 N∶P 的平均值分別為(14.24±0.23)、(141.38±3.35)和(9.91±0.26)，次層（10～20 cm）則分別為(13.36±0.60)、(136.42±6.17)和(10.28±0.14)?？傮w而言，C∶N、C∶P 和 N∶P 在長(zhǎng)期模擬酸雨處理下呈均增加趨勢(shì)，但處理效應(yīng)隨指標(biāo)、土層和處理時(shí)間不同而異。與土壤pH值和土壤C、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)的結(jié)果類似，模擬酸雨對(duì)次層土壤 C∶N、C∶P和 N∶P均沒(méi)有顯著影響（P>0.05），表層土壤C∶N在5次測(cè)定的各個(gè)處理間亦均沒(méi)有顯著差異，但在2016和2017年，模擬酸雨卻顯著地降低了表層土壤C∶P，在2017年，模擬酸雨顯著地降低了表層土壤N∶P，均為T3和T2處理均顯著低于對(duì)照處理（P<0.05）。如在2017年，C:P在對(duì)照樣方為131.28，在T3和T2分別為160.17和185.51，降幅分別為 22.01%和 41.31%；N∶P在對(duì)照樣方為9.39，在T3和T2分別為10.35和11.94，降幅分別為10.22%和27.16%。由此可見(jiàn)，與土壤pH值、土壤C和P質(zhì)量分?jǐn)?shù)情況類似，模擬酸雨對(duì)表層土壤的C∶P和N∶P的處理效應(yīng)大體上也會(huì)隨著模擬酸雨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸顯著。

3 討論

3.1 土壤pH值和土壤C、N和P質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)長(zhǎng)期模擬酸雨的響應(yīng)分析

本研究樣地的土壤為強(qiáng)酸性土壤（pH值小于4），與1994年和1996年的測(cè)定結(jié)果（劉菊秀等，2003b）相比有下降的趨勢(shì)，說(shuō)明土壤有繼續(xù)自然酸化的可能。在8年的模擬酸雨處理實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，土壤pH值顯著降低，這表明原本酸化嚴(yán)重的土壤酸化加劇，這與一些熱帶和亞熱帶森林的模擬酸雨結(jié)果類似（劉源月等，2010；謝小贊等，2009；Neuvonen et al.，1990）。而在本研究中，土壤pH值與其他大部分土壤指標(biāo)呈顯著的相關(guān)關(guān)系（表1），故模擬酸雨處理導(dǎo)致的土壤酸化與模擬酸雨下C、N和P質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的變化密切相關(guān)。

表1 土壤pH值、C、N、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)及化學(xué)計(jì)量比之間的相關(guān)系數(shù)Table 1 Correlation coefficients among soil pH value, soil C, N, P concentration and stoichiometric ratios

已有許多關(guān)于酸雨對(duì)土壤 C、N、P影響的報(bào)道，如王文娟等（2015）報(bào)道模擬酸雨并未顯著影響土壤 C、N、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)；李澤等（2015）研究表明，短期模擬酸雨降低了土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但對(duì)全P質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響不大；Chen et al.（2015）在亞熱帶森林的研究也表明，酸雨處理未改變土壤P質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但顯著降低了土壤C質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Xu et al.（2015）則指出土壤C、N、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)在模擬酸雨下均顯著降低。本研究中，在8年模擬酸雨處理后，鼎湖山季風(fēng)林表層土壤C質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，P質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈一定下降趨勢(shì)，但N質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒(méi)有顯著變化。由于各研究區(qū)域氣候條件、土壤營(yíng)養(yǎng)狀況及植被類型等不同，酸雨對(duì)土壤 C、N、P影響的研究結(jié)果往往存在差異。

本研究中，土壤pH值與土壤C呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明土壤酸化與土壤C密切相關(guān)（表1）。前期研究結(jié)果也證實(shí)，模擬酸雨處理使得表層土壤C質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，其主要原因在于酸雨脅迫下土壤持續(xù)酸化，土壤微生物碳氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，土壤微生物活性受到抑制，延緩了土壤有機(jī)物的礦化和分解速率，從而抑制了土壤CO2的釋放和凋落物分解，提高了表層土壤C質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Liang et al.，2013；Wu et al.，2015；梁國(guó)華等，2014；梁國(guó)華等，2015）。土壤有機(jī)物的轉(zhuǎn)化與循環(huán)有賴于專性微生物活化，酸化的土壤由于H+的毒害作用，改變了土壤分解者微生物的種類、結(jié)構(gòu)及生物活性，從而影響土壤C的分解（Falappi et al.，1994）。

另外，表層土壤P質(zhì)量分?jǐn)?shù)有下降的趨勢(shì)。由表1可知，土壤pH值與土壤P呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，表明土壤酸化加速土壤P流失。許多研究也表明土壤中P的有效性與pH值關(guān)系密切，因此，酸雨會(huì)對(duì)土壤中P的有效性產(chǎn)生較大的影響（魯如坤等，2000；李澤等，2015）。許中堅(jiān)等（2004）指出，從長(zhǎng)期的淋溶效果來(lái)看，酸雨可促進(jìn)紅壤中P的釋放，加速土壤P的流失，且酸雨pH值越低，P的累積釋放量越大。同時(shí)，其研究也表明，酸雨影響下P釋放量與鋁和鐵釋放量之間顯示出較強(qiáng)的正相關(guān)性，表明酸雨對(duì)土壤P釋放的促進(jìn)作用主要是由于酸雨對(duì)鐵鋁化合物尤其是鐵化合物的溶蝕作用所致。

土壤N含量在酸雨處理下沒(méi)有顯著變化，主要原因在于南亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)屬于富氮森林（劉興詔等，2010），而且該區(qū)域大氣氮沉降量較大，如鼎湖山保護(hù)區(qū)降水氮沉降量為 38.4 kg·hm-2·a-1（周國(guó)逸等，2001），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出森林植被在生長(zhǎng)季對(duì)氮的需求量（5～8 kg·hm-2·a-1），生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到氮飽和狀態(tài)緩沖了酸雨脅迫對(duì)土壤N含量的影響。表1中土壤pH值與土壤N含量相關(guān)關(guān)系不顯著，也可以間接佐證這點(diǎn)。

3.2 土壤C、N、P計(jì)量比對(duì)長(zhǎng)期模擬酸雨的響應(yīng)分析

對(duì)照樣方表層（0～10 cm）土壤 C∶N、C∶P 和N∶P 的平均值分別為(14.24±0.23)、(141.38±3.35)和(9.91±0.26)（圖 2）。這與何俊杰等（2016）在鼎湖山所進(jìn)行的土壤C∶N∶P研究結(jié)果相近，略低于國(guó)內(nèi)一些熱帶亞熱帶森林土壤結(jié)果（彭曉等，2016），但高于中國(guó)森林土壤平均值（趙航等，2014）。8年的觀測(cè)結(jié)果表明，長(zhǎng)期模擬酸雨降低了鼎湖山季風(fēng)林土壤C∶P和N∶P，改變了土壤C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征。而從表1中可看出，土壤pH值與土壤C∶P和N∶P均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤P與土壤C∶P和N∶P也均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而土壤C則相反，與土壤C∶P和N∶P也均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。因此可推斷，本研究中土壤C∶P和N∶P的降低的原因是由于長(zhǎng)期酸雨作用下，土壤pH值降低，土壤C質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加以及土壤P質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，即土壤酸化導(dǎo)致土壤C積累及P流失所致。

由于土壤在短期內(nèi)對(duì)酸雨具有一定的緩沖能力，在實(shí)驗(yàn)的初期模擬酸雨沒(méi)有顯著降低土壤 pH值，而隨著模擬酸雨處理的時(shí)間延長(zhǎng)這種下降效應(yīng)才變得顯著。而縱觀整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期的土壤C、N、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的動(dòng)態(tài)變化也可以看出，隨著模擬酸雨的進(jìn)行，酸雨處理對(duì)土壤C、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)、C∶P和N∶P的影響逐漸明顯，并在實(shí)驗(yàn)的后期達(dá)到顯著差異，這與土壤pH值的下降趨勢(shì)相應(yīng)，表明酸雨對(duì)生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的作用也是一個(gè)逐漸累積的過(guò)程。Hutchinson et al.（1999）研究也表明，土壤在短期內(nèi)對(duì)酸雨具有一定的緩沖能力，但在長(zhǎng)期酸雨作用下，其pH值會(huì)明顯下降。同時(shí)，兩個(gè)林型的土壤酸化只發(fā)生在土壤表層，這是由于森林地表凋落物以及表層土壤對(duì)酸雨的中和緩沖作用，從而減緩了森林次層土壤的酸化進(jìn)程（Weruer et al.，1993）。因此，次層的土壤C、N、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征在酸雨作用下未出現(xiàn)顯著變化。

3.3 酸雨加劇對(duì)南亞熱帶森林土壤 P限制的影響分析

眾多研究已證明，由于氣候原因，熱帶亞熱帶地區(qū)土壤普遍P缺乏（Houlton et al.，2008；Kellogg et al.，2003），而且在森林的自然演替過(guò)程中，土壤P也有逐漸下降的趨勢(shì)（Wardle et al.，2004）。本研究也可以證明這一點(diǎn)，研究樣地土壤N∶P高于中國(guó)森林土壤平均值（趙航等，2014）。劉興詔等（2010）的研究也表明，鼎湖山季風(fēng)林植被葉片的N∶P為22.67，遠(yuǎn)高于其他研究結(jié)果，反映出鼎湖山森林生態(tài)系統(tǒng)受磷的限制比較嚴(yán)重。另外，我國(guó)南亞熱帶地區(qū)由于工業(yè)化、城市化發(fā)展迅速，氮沉降量不斷增加（Mo et al.，2008），該地區(qū)森林土壤中的氮磷比失調(diào)的趨勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)重，土壤中的磷素有效性仍不足以平衡氮素有效性（He et al.，2002），磷素成為南亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)生物生長(zhǎng)和重要生態(tài)過(guò)程的限制因子（劉興詔等，2010）。因此，根據(jù)本研究結(jié)果，即長(zhǎng)期模擬酸雨降低了鼎湖山季風(fēng)林土壤C∶P和N∶P，改變了土壤C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征，可推斷，南亞熱帶日益嚴(yán)重的酸雨問(wèn)題將會(huì)使南亞熱帶森林土壤 C、N、P耦合關(guān)系發(fā)生改變，加劇該地區(qū)森林土壤P限制的趨勢(shì)，降低森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

在8年的模擬酸雨試驗(yàn)中，鼎湖山季風(fēng)林表層土壤C∶P和N∶P顯著增加，土壤 C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征發(fā)生改變。這種變化是由于長(zhǎng)期酸雨作用下，土壤pH值降低，土壤C質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加以及土壤P質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，即土壤酸化導(dǎo)致土壤C積累及P流失所致。模擬酸雨的處理效應(yīng)隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸顯現(xiàn)，處理間的差異在試驗(yàn)后期才逐漸達(dá)到顯著水平。長(zhǎng)期酸雨增加及土壤酸化加劇會(huì)使南亞熱帶森林土壤C、N、P耦合關(guān)系發(fā)生改變，加劇該區(qū)域森林土壤P限制趨勢(shì)，降低森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定性。

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