早期有研究認(rèn)為，長(zhǎng)期氮沉降影響熱帶森林土壤磷有效性并可能進(jìn)一步加劇土壤酸化。磷添加對(duì)土壤酸化有緩解作用，一般有以下3種可能途徑：添加的磷直接與土壤中的鐵和鋁反應(yīng),因而減輕酸性土壤中的鋁毒，并增加pH值。磷添加促進(jìn)植物對(duì)有毒元素的吸收從而間接減輕土壤酸性和酸性陽(yáng)離子的潛在毒性.磷添加通過(guò)調(diào)控土壤微生物及胞外酶活性,影響土壤有機(jī)質(zhì)和凋落物的降解進(jìn)而影響其對(duì)養(yǎng)分元素的釋放，間接減緩?fù)寥浪嵝浴Ｈ欢滋砑訉?duì)土壤酸性的正效應(yīng)的研究?jī)H集中在熱帶自然林，而且是基于短期的研究，長(zhǎng)期磷輸入對(duì)熱帶人工林的土壤酸性是否也會(huì)有類似效應(yīng)還缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)。磷和氮磷添加對(duì)大葉相思林( a )和尾葉桉林( b )表層土壤pH的影響。
早期有研究認(rèn)為，長(zhǎng)期氮沉降影響熱帶森林土壤磷有效性并可能進(jìn)一步加劇土壤酸化。磷添加對(duì)土壤酸化有緩解作用，一般有以下3種可能途徑：1）添加的磷直接與土壤中的鐵和鋁反應(yīng)，因而減輕酸性土壤中的鋁毒，并增加pH值；2）磷添加促進(jìn)植物對(duì)有毒元素的吸收從而間接減輕土壤酸性和酸性陽(yáng)離子的潛在毒性；3）磷添加通過(guò)調(diào)控土壤微生物及胞外酶活性，影響土壤有機(jī)質(zhì)和凋落物的降解進(jìn)而影響其對(duì)養(yǎng)分元素的釋放，間接減緩?fù)寥浪嵝浴Ｈ欢滋砑訉?duì)土壤酸性的正效應(yīng)的研究?jī)H集中在熱帶自然林，而且是基于短期的研究，長(zhǎng)期磷輸入對(duì)熱帶人工林的土壤酸性是否也會(huì)有類似效應(yīng)還缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)。 中國(guó)科學(xué)院華南植物園鄭棉海研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)7年的磷添加試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期磷添加并沒(méi)有改變南亞熱帶人工林的土壤酸性。研究人員以2010年在廣東鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)站建立的人工林——大葉相思林（AA）和尾葉桉林（EU）氮磷添加樣地為研究平臺(tái)，研究發(fā)現(xiàn)雖然所研究的人工林土壤均為強(qiáng)酸性，但長(zhǎng)期磷添加對(duì)這兩種人工林的土壤酸性并沒(méi)有起到緩解作用，土壤pH值和鹽基離子等含量均沒(méi)有出現(xiàn)顯著變化，細(xì)根的生長(zhǎng)也沒(méi)有受到顯著影響。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，7年的磷添加并沒(méi)有影響植物對(duì)有毒元素的吸收，植物凋落物的產(chǎn)量和土壤微生物的生物量及群落組成也沒(méi)有發(fā)生顯著變化，但土壤的有效磷和總磷、植物枝條和根系的磷的含量均顯著上升。 研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期磷添加沒(méi)有通過(guò)直接和間接的途徑來(lái)改變熱帶人工林的土壤酸性，原因可能是輸入的磷元素被土壤和植物富集，研究結(jié)果有助于完善磷元素與熱帶人工林土壤酸化關(guān)系的認(rèn)識(shí)。 相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Forest Ecology and Management（《森林生態(tài)與管理》）上。華南植物園黃娟副研究員為論文的第一作者，鄭棉海副研究員和莫江明研究員為通訊作者。論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.foreco.2023.120822
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為：由于生物固氮是一個(gè)消耗能量的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)土壤可利用氮濃度增加時(shí)，兼性固氮者下調(diào)固氮速率（轉(zhuǎn)而利用土壤氮） ，而專性固氮者被淘汰或取代。基于這樣的認(rèn)識(shí)形成的“氮富集抑制生物固氮”理論觀點(diǎn)已被廣泛接受和證實(shí)。基于陸地生態(tài)系統(tǒng)672項(xiàng)相關(guān)研究進(jìn)行整合分析，發(fā)現(xiàn)雖然氮添加抑制陸地生物固氮速率，但該抑制效應(yīng)隨著土壤有機(jī)碳的增加而減弱。該研究從能量角度進(jìn)一步揭示了有機(jī)碳與生物固氮的關(guān)系，完善了“氮富集抑制生物固氮”的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，有助于理解氮富集生態(tài)系統(tǒng)固持外源氮的“悖論”現(xiàn)象，暗示了未來(lái)陸地生物固氮的模擬和預(yù)測(cè)需要考慮有機(jī)碳的作用。 傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為：由于生物固氮是一個(gè)消耗能量的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)土壤可利用氮濃度增加時(shí)，兼性固氮者下調(diào)固氮速率（轉(zhuǎn)而利用土壤氮），而專性固氮者被淘汰或取代。基于這樣的認(rèn)識(shí)形成的“氮富集抑制生物固氮”理論觀點(diǎn)已被廣泛接受和證實(shí)。然而，自然界中仍存在與此相悖的現(xiàn)象，即有很多富氮的生態(tài)系統(tǒng)高效固持外源氮。導(dǎo)致該“悖論”現(xiàn)象的機(jī)理有待進(jìn)一步探索。 中國(guó)科學(xué)院華南植物園鄭棉海研究團(tuán)隊(duì)從生物固氮“耗能”的角度出發(fā)，探索碳與生物固氮的關(guān)系。基于陸地生態(tài)系統(tǒng)672項(xiàng)相關(guān)研究進(jìn)行整合分析，發(fā)現(xiàn)雖然氮添加抑制陸地生物固氮速率，但該抑制效應(yīng)隨著土壤有機(jī)碳的增加而減弱。在中、高碳土壤中（10-20、>20 mg/g SOC），氮添加處理對(duì)多種固氮策略（自生、共生固氮等）的負(fù)作用弱于在低碳土壤中（<10 mg/g SOC）的負(fù)作用。氮添加對(duì)固氮微生物豐度和多樣性的負(fù)效應(yīng)也隨土壤有機(jī)碳濃度的增加而減弱。導(dǎo)致上述現(xiàn)象的可能原因是高濃度有機(jī)碳潛在提供更多“碳能”驅(qū)動(dòng)生物固氮，以及固氮微生物需要維持自身碳氮化學(xué)計(jì)量比平衡。 前期，該研究團(tuán)隊(duì)已發(fā)現(xiàn)資源化學(xué)計(jì)量比對(duì)富氮森林生物固氮的影響（Zheng et al. 2018 Ecology; Zheng et al. 2020 Ecology Letters）。該研究從能量角度進(jìn)一步揭示了有機(jī)碳與生物固氮的關(guān)系，完善了“氮富集抑制生物固氮”的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，有助于理解氮富集生態(tài)系統(tǒng)固持外源氮的“悖論”現(xiàn)象，暗示了未來(lái)陸地生物固氮的模擬和預(yù)測(cè)需要考慮有機(jī)碳的作用。 相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Science of the Total Environment（《總體環(huán)境科學(xué)》）上。華南植物園鄭棉海副研究員為論文的第一和通訊作者，莫江明研究員為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)會(huì)員項(xiàng)目等資助。論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723015838
