巖石出露現(xiàn)象在山地生態(tài)系統(tǒng)中十分普遍，并以多種方式對生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響。例如，出露巖石通過“漏斗效應(yīng)”捕獲植物凋落物、雨水以及來自大氣沉降的養(yǎng)分和有機(jī)物，促進(jìn)土壤形成和養(yǎng)分積累。并且，巖體風(fēng)化過程釋放礦質(zhì)元素，進(jìn)一步影響土壤肥力和生態(tài)過程。然而，既往研究往往忽視巖石本身的作用，或僅關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)中裸巖率的影響，對出露巖石大小和距離如何影響周圍土壤功能仍知之甚少。
基于此，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所王克林研究員團(tuán)隊(duì)趙杰研究員在環(huán)江站喀斯特森林開展調(diào)查，選取不同大小的出露巖石，將其直徑分為0–1m、1–2m、2–3m、3–4m、4–5m 五個等級，在每個巖石周圍兩個不同距離（0–10cm和10–20cm）處采集凋落物和土壤樣品。用五個關(guān)鍵土壤功能來評估土壤多功能性，包括養(yǎng)分供應(yīng)、微生物生長效率、土壤有機(jī)質(zhì)分解、養(yǎng)分循環(huán)和植物-微生物共生。研究旨在揭示出露巖石的大小和距離出露巖石的距離對土壤多功能性的影響及其驅(qū)動機(jī)制。
研究結(jié)果表明，由于“漏斗效應(yīng)”，靠近出露巖石的土壤表現(xiàn)出更高的多功能性和微生物生長效率，這些區(qū)域可能成為生態(tài)系統(tǒng)中巖石、土壤、微生物和植物之間的持續(xù)相互作用和反饋循環(huán)的“熱區(qū)”。雖然凋落物隨巖石尺寸的增大而增加，但出露巖石對周圍土壤多功能性的影響呈駝峰型曲線，即土壤多功能性隨巖石尺寸的增加呈現(xiàn)出“先增后減”的趨勢。盡管較大尺寸的巖石出露能夠捕獲更多凋落物，但由于分解的植物殘?bào)w所形成的土壤有機(jī)碳未必能穩(wěn)定存在。相比之下，中等規(guī)模的巖石釋放更多的鈣，與植物殘?bào)w相互作用，形成穩(wěn)定的土壤有機(jī)碳，從而維持更高的土壤多功能性?？傮w而言，出露巖石附近的土壤受益于額外的資源，如植物凋落物、降雨、大氣沉積和巖石風(fēng)化釋放的營養(yǎng)物質(zhì)，這可能直接導(dǎo)致較高的土壤多功能性；然而，過大的巖石可能會阻礙這些資源對土壤多功能性作出貢獻(xiàn)。研究建議在未來的山地生態(tài)系統(tǒng)功能調(diào)查和模型中納入巖石大小和距離等因素，以提高評估的準(zhǔn)確性。
上述研究成果以Linking rock outcrop size and distance to soil multifunctionality in mountain ecosystems為題發(fā)表在國際生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Functional Ecology上，該研究得到了國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的共同資助。
巖石出露對土壤多功能性的影響機(jī)制概念圖
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