覆盖作物（Cover crop）的应用通常被认为是改善农林复合系统土壤质量的有效途径，但由于其作物种类、覆盖时间以及残体管理方式等不同，从而对复杂根际系统中磷循环的影响机制目前尚不清楚。
版纳植物园农林复合生态系统研究组刘成刚副研究员等分析了多年生覆盖作物的7年累积效应对胶林复合系统根际磷循环及其有效性的影响。研究发现，与同龄橡胶纯林相比，幼林间作在干湿季均提高了地表凋落物和根系的生物量与磷储量，而成熟林间作却呈现相反趋势。同时，幼林间作可以通过降低根际pH值，提高有机酸浓度和酸性磷酸酶活性，从而对根际磷的净活化能力产生较大影响，但成熟林间作对此影响较小。然而，两者的这些效应并未改变干湿季根际磷组分。由于高质量的覆盖作物残体，幼林间作均增加了干湿季的有机磷（Po）和微生物生物量磷（Pmic），但成熟林间作维持稳定。此外，幼林间作可使旱季根际有效磷（AP）盈余，湿季保持平衡，而成熟林间作在干湿季几乎达到亏缺状态。结果表明，覆盖作物对幼年胶林根际磷循环的促进作用大于成熟胶林，其残体质与量对根际磷有效性的调节作用优于根际磷活化能力；同时强调了不同林龄下多年生覆盖作物的残体管理差异性。虽然胶林-覆盖作物复合系统在一定程度上改善了根际磷素状况，但直接经济效益的缺乏限制了该系统的推广，故需对其进行综合效益评价。该研究还建议应进一步探讨不同林龄农林复合系统中根际微生物对不同土壤深度磷循环的影响以及覆盖作物的应用可以减少的磷肥施用量。
相关结果以Perennial cover crop biomass contributes to regulating soil P availability more than rhizosphere P-mobilizing capacity in rubber-based agroforestry systems为题，发表在Geoderma上。该研究得到了国家自然科学基金、云南省自然科学基金以及中国科学院等项目的支持。
创建: Aug 09, 2021 | 15:10
土地利用变化是影响土壤微生物多样性的重要因素之一。农林复合系统作为一种特殊的土地利用方式，但目前关于其构建对土壤细菌群落结构和多样性影响方面的研究仍较少，且已有研究多基于单次的表层土壤采样，以致其结论并不一致。因此，亟需开展基于多因素的农林复合系统构建对土壤细菌群落动态响应的相关研究。
版纳植物园农林复合生态系统研究组刘成刚副研究员等从时间（季节）和空间（土壤深度）尺度上，综合分析了幼林和成熟橡胶林间作多年生固氮植物后对土壤细菌群落结构和多样性的影响及其驱动因子。结果表明，Acidobacteria、Proteobacteria、Actinobacteria及Chloroflexi是胶林复合系统中最为主要的细菌类群，而Kitasatospora、Streptomyces、Nitrospira、Bacillus及Pseudomonas是其中的关键属。管理方式、林龄和季节显著影响了细菌群落的组成和结构特征，其中林龄影响效果最为显著，但三者交互作用甚微。与同龄橡胶纯林相比，幼林间作虽然降低了土壤细菌丰度，但是维持了群落多样性（物种丰富度、均匀度、多样性及系统发育指数），特别在0-5和5-30 cm两个土壤层次上表现更为突出；而成熟林间作不仅保持了细菌丰度，同时也提高了多样性水平。此外，由于土壤理化特性的时间和空间异质性，胶林复合系统中的细菌群落表现出明显的季节变化和垂直分布。土壤pH，有效磷和可溶性有机氮是细菌群落结构的主要驱动因素。综上所述，本研究认为构建人为干扰相对较少的胶林复合系统，特别是基于橡胶成熟林，是一种可行的管理措施，它能够通过更多凋落物和根系的分解作用来减轻橡胶纯林造成的土地退化（如土壤酸化和养分贫瘠等）对细菌群落的负面影响。同时，研究还建议可适量施用石灰来调节酸性土壤的pH值以维持细菌生长的最佳条件。然而，细菌群落的季节变化是否会影响乳胶产量目前尚不清楚。虽然微生物群落存在一定的可预测性，但还需进一步探究土壤微生物调节的养分循环过程与胶林复合系统生产力的关系。另外，本研究还强调了在探索全球变化背景下农林复合系统中土壤微生物群落的重要性时应充分考虑多重因素的影响。
相关结果以Drivers of soil bacterial community structure and diversity in tropical agroforestry systems为题，发表在Agriculture, Ecosystems & Environment上。
创建: Aug 09, 2021 | 15:08
磷(P)是植物生长发育必需的营养元素之一，加快土壤P的转化效率，对维持或提高农林复合生态系统生产力起着重要作用。然而，P在土壤中移动性差，容易被固定，导致施加P肥后植物年利用率仅为10–15%，既造成了资源的浪费又给环境带来负面影响。在高度风化的土壤（如热带红壤）中，由于无机磷(Pi)的可利用性有限，使得有机磷(Po)组分的转变较大程度上影响着植物P的供应水平。尽管针对不同土地利用方式的土壤P生物有效性及组分已有研究，但目前尚缺乏对农林系统P组分动态的定量研究，这无疑影响我们对土壤P整体转化过程的理解，因此需要进一步完善。
基于此，版纳植物园农林复合生态系统研究组刘成刚助理研究员等深入研究了幼林和成熟橡胶林间作固氮植物后土壤P组分季节变化及其主要影响因子。结果表明，多数P组分在不同的土壤深度呈现明显的季节变化，其中雾凉季最高（如5-60 cm活性部分，30-60 cm 非活性部分及总Pi和Po）。幼林间作增加了0-60 cm 土层resin-Pi浓度，但分别降低了0-30 cm NaHCO3可提取P、HCl-Pi和residual-Po。相比之下，成熟林间作对各种P组分几乎无影响。有趣的是，两种间作条件下residual-Po均在土壤最深层累积。此外，各种P组分（NaOH0.1-Pi除外）均随着年龄的增长而下降。除植物需求外，这些变化还受土壤条件（如水分、温度、pH和微生物活性）的季节动态以及枯枝落叶和根系残留物返回量的影响。幼林间作在一定程度上降低了总P储量，但成熟林间作恰好相反。土壤P库的消耗并不能被传统的施肥措施所补偿，因此应加强林地内凋落物的保护。从长远来看，成熟橡胶林间作固氮植物似乎比幼林间作系统在维持P的可持续性和高生产力方面更为有效。本文还建议今后应使用同位素和核磁共振技术加强基于物种的环境变化对土壤P动态的影响机制。
该研究以Phosphorous fractions in soils of rubber-based agroforestry systems: Influence of season, management and stand age为题，发表于Science of The Total Environment。
创建: Aug 09, 2021 | 15:07
评估了西双版纳地区不同林龄橡胶纯林的生物和土壤碳储量分配特征。研究发现，无论是否包含胶乳碳，总生物量碳（TBC）和总净初级生产力（NPPtotal）均与树龄之间呈极显著的二项式关系。地上生物量平均存储了约 68% 的 TBC，而 NPPlatex可贡献约 18% 的 NPPtotal。相比之下，土壤碳储量（100 cm）较为稳定，50 年间约损失了16 Mg C ha-1。橡胶林生态系统的总碳量超过 45% 贮存于土壤中，但在其最大的预期寿期内，生物量将会超过土壤成为主要的碳库。回归分析表明，橡胶林的碳储量在 22 年左右与我国热带森林的基准值（230 Mg C ha-1）相持平，并在 54 年左右达到顶峰。由此，可认为橡胶林是一种不影响热带森林净碳储量的土地利用方式。此外，该研究还建议今后应加强基于不同林龄的橡胶林复合系统的碳经济研究，并建立完整的生态和经济指标体系，以期实现橡胶林复合系统环境和经济的“双赢” (Liu et al., 2017, Forests)。
创建: Aug 09, 2021 | 15:05
（1）箭竹在受旱和复水后可以通过调节碳氮代谢水平，提高了植株细胞渗透势，从而减轻胁迫伤害：长期中度或重度干旱胁迫均可通过气孔限制和代谢损伤共同抑制最大净光合速率（Pmax），但复水可改善此负效应。同时，贮存淀粉水解引起的可溶性糖的增加仅在长期重度干旱胁迫下起渗透保护作用，而蔗糖发挥作用较小。复水能够使碳代谢水平达到平衡状态。无论在干旱还是复水阶段，干旱诱导的氮代谢加剧形成更多氨基酸起着重要的渗透调节作用，且促进了植株的生长（Liu et al., 2015, Trees-Structure and Function）。此外，箭竹的不同新老器官具有各自但整体协同的碳氮应对策略，以更好地适应不同程度的干旱胁迫，确保其在整个植株水平上的正常生长（Liu et al., 2014, Journal of Plant Growth Regulation）。
（2）施磷可扩大箭竹对水分的可塑性范围，缓解干旱对其造成的伤害，表现出更好的耐性：植物的生长、形态和生理特性都受土壤水分和施磷的影响，但总体上这些特征对水分和施磷的交互作用响应很小或可以忽略，表现在解释总数据变异不到10%。施磷对干旱胁迫下青川箭竹植株的相对生长速率（RGR）的影响主要与生理调节相关，而并不受生物量分配差异的影响。在正常水分条件下，施磷维持了光合碳和氮代谢的平衡，但改变了氮相关物质的比例。在干旱胁迫条件下，施磷提高了光合能力，且通过减缓碳氮代谢水平延长植物生长（Liu et al., 2015, Plant Physiology and Biochemistry）。
（3）箭竹能够高效地激活其光保护过程以应对干旱胁迫带来的损伤，从而在干旱缓解后加速其光合效能的恢复：干旱胁迫下调了光化学活性，增强了非结构性热耗散能力。降低的光合碳还原的电子流（JPCR）的分配比例可以由水水循环驱动的依赖于O2的交替电子流（JO2-dependent）来补偿，特别是在中度干旱胁迫期间。同时，组织和细胞水平的抗氧化防御系统也被激活。干旱胁迫下光呼吸碳氧化的电子流（JPCO）的降低说明光呼吸并未起到有效耗散过剩激发能的作用。复水后提高了受胁迫植株的光化学活性。复水能够快速恢复中度干旱胁迫植株所受活性氧（ROS）的氧化伤害，且通过继续维持高的热耗散和抗氧化物质含量来缓解重度干旱胁迫植株的损害。因此，青川箭竹似乎可以抵抗长期的中度和重度干旱条件并得以生存（Liu et al., 2014, Russian Journal of Plant Physiology; Liu et al., 2017, Functional Plant Biology; Liu et al., 2017, Frontiers in Plant Science）。
（4）施磷对不同光保护机制的重新调控可使受旱箭竹维持较高的光合活性：无论施磷与否，干旱胁迫均降低了光化学活性，提高了热耗散能力，激活了抗氧化防御机制，进而保护光合器官。与此同时，施磷整体上对正常浇水植株的生理生化相关特性影响较小。然而，施磷提高了受旱植株的光化学活性，下调了非光化学碎灭（NPQ）的激发能耗散机制和抗氧化酶活性，但是促进了抗氧化物质的独立解毒功能，减少了ROS的积累，减轻植物细胞所受的氧化伤害。施磷可在一定程度上促进不同水分处理植株的水水循环过程作为重要的电子库（Liu et al., 2017, Plant Physiology and Biochemistry）。
创建: Aug 09, 2021 | 14:55
