BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SỰ GIẢI PHÓNG PHỐT PHO HÒA TAN TRONG ĐẤT RỪNG DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH KHÔ - TÁI ẨM  TRONG ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM

Đinh Mai Vân; Ma Thuỳ Nhung; Trần Thị Quyên; Trần Thị Hằng

Từ khóa:

Khô - tái ẩm, phốt pho hữu cơ hòa tan, rừng trồng, rừng tự nhiên, tổng phốt pho hòa tan

Tóm tắt

Chu trình khô và tái ẩm (D/W) diễn ra ngày càng thường xuyên trên tầng đất mặt và giải phóng ra phốt pho hòa tan. Nghiên cứu được tiến hành để bước đầu xác định ảnh hưởng của quá trình khô hạn kéo dài và tái ẩm đến sự giải phóng phốt pho hòa tan từ đất rừng. Các mẫu đất được thu thập ở độ sâu 0 - 20 cm của rừng trồng thuần loài keo Tai tượng và rừng tự nhiên tại Vườn quốc gia Pù Mát. Các mẫu đất trải qua quá trình khô hạn 7 ngày, 14 ngày (độ ẩm trong đất khoảng từ 2 đến 5%) (dw), trong khi các mẫu đất đối chứng được giữ ở độ ẩm không đổi 50%. Tại thời điểm bắt đầu quá trình khô, sau 7 ngày và 14 ngày của quá trình khô - theo sau bởi tái ẩm đất được lấy ra để phân tích các chỉ tiêu phốt pho hòa tan. Tổng phốt pho hòa tan được giải phóng ra lớn nhất ở đất rừng trồng sau 7 ngày khô - theo sau bởi tái ẩm, với giá trị phốt pho hòa tan giải phóng thực là 0,86 mgkg^-1; nhỏ nhất ở đất rừng trồng sau 14 ngày với giá trị là 0,36 mgkg^-1. Phốt pho hòa tan được giải phóng từ đất rừng tự nhiên sau quá trình khô - tái ẩm dao động từ 0,6 đến 0,7 mgkg^-1. Hàm lượng phốt pho hòa tan thực được giải phóng ra giảm dần theo thời gian của quá trình khô hạn đối với rừng trồng. Phốt pho hữu cơ hòa tan chiếm ưu thế, trên 80% tổng lượng phốt pho hòa tan được giải phóng ra sau quá trình khô - tái ẩm. Không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê giữa lượng phốt pho hòa tan từ rừng trồng và rừng tự nhiên sau quá trình khô - tái ẩm. Kết quả của nghiên cứu chứng minh quá trình khô - tái ẩm giải phóng ra lượng phốt pho hòa tan đóng góp vào nguồn dinh dưỡng hòa tan cung cấp cho rừng.

Tài liệu tham khảo

Achat DL, Augusto L, Gallet-Budynek A, Bakker MR (2012). Drying-induced changes in phosphorus status of soils with contrasting soil organic matter contents – Implications for laboratory approaches. Geoderma 187–188:41–48. doi: 10.1016/j.geoderma.2012.04.014.

Birch HF (1964). Mineralisation of plant nitrogen following alternate wet and dry conditions. Plant Soil 20:43–49. doi: 10.1007/BF01378096.

Blackwell MSA, Brookes PC, de la Fuente-Martinez N, et al (2009). Effects of soil drying and rate of re-wetting on concentrations and forms of phosphorus in leachate. Biol Fertil Soils 45:635–643. doi: 10.1007/s00374-009-0375-x.

Blackwell MSA, Brookes PC, de la Fuente-Martinez N, et al (2010). Chapter 1 - Phosphorus solubilization and potential transfer to surface waters from the soil microbial biomass following drying–rewetting and freezing–thawing. In: Sparks DL (ed) Advances in Agronomy. Academic Press, pp 1–35.

Borken W, Matzner E (2009a). Reappraisal of drying and wetting effects on C and N mineralization and fluxes in soils. Glob Change Biol 15:808–824. doi: 10.1111/j.1365-2486.2008.01681.x.

Borken W, Matzner E (2009b). Reappraisal of drying and wetting effects on C and N mineralization and fluxes in soils. Glob Change Biol 15:808–824. doi: 10.1111/j.1365-2486.2008.01681.x.

Bünemann EK, Keller B, Hoop D, et al (2013a). Increased availability of phosphorus after drying and rewetting of a grassland soil: processes and plant use. Plant Soil 370:511–526. doi: 10.1007/s11104-013-1651-y.

Bünemann EK, Keller B, Hoop D, et al (2013b). Increased availability of phosphorus after drying and rewetting of a grassland soil: processes and plant use. Plant Soil 370:511–526. doi: 10.1007/s11104-013-1651-y.

Butterly CR, Bünemann EK, McNeill AM, et al (2009a). Carbon pulses but not phosphorus pulses are related to decreases in microbial biomass during repeated drying and rewetting of soils. Soil Biol Biochem 41:1406–1416. doi: 10.1016/j.soilbio.2009.03.018.

Butterly CR, Bünemann EK, McNeill AM, et al (2009b). Carbon pulses but not phosphorus pulses are related to decreases in microbial biomass during repeated drying and rewetting of soils. Soil Biol Biochem 41:1406–1416. doi: 10.1016/j.soilbio.2009.03.018.

Butterly CR, McNeill AM, Baldock JA, Marschner P (2011). Rapid changes in carbon and phosphorus after rewetting of dry soil. Biol Fertil Soils 47:41–50. doi: 10.1007/s00374-010-0500-x.

Carter MR, Gregorich EG (eds) (2008). Soil sampling and methods of analysis, 2nd ed. Canadian Society of Soil Science ; CRC Press, [Pinawa, Manitoba] : Boca Raton, FL.

Chen H, Lai L, Zhao X, et al (2016). Soil microbial biomass carbon and phosphorus as affected by frequent drying–rewetting. Soil Res 54:321. doi: 10.1071/SR14299.

Cleveland CC, Liptzin D (2007). C:N:P stoichiometry in soil: is there a “Redfield ratio” for the microbial biomass? Biogeochemistry 85:235–252. doi: 10.1007/s10533-007-9132-0.

Degens BP, Sparling GP (1995). Repeated wet-dry cycles do not accelerate the mineralization of organic C involved in the macro-aggregation of a sandy loam soil. Plant Soil 175:197–203. doi: 10.1007/BF00011355.

Denef K, Six J, Paustian K, Merckx R (2001). Importance of macroaggregate dynamics in controlling soil carbon stabilization: short-term effects of physical disturbance induced by dry–wet cycles. Soil Biol Biochem 33:2145–2153. doi: 10.1016/S0038-0717(01)00153-5.

Dinh M-V, Guhr A, Spohn M, Matzner E (2017). Release of phosphorus from soil bacterial and fungal biomass following drying/rewetting. Soil Biol Biochem 110:1–7. doi: 10.1016/j.soilbio.2017.02.014.

Dinh M-V, Guhr A, Weig AR, Matzner E (2018). Drying and rewetting of forest floors: dynamics of soluble phosphorus, microbial biomass-phosphorus, and the composition of microbial communities. Biol Fertil Soils 54:761–768. doi: 10.1007/s00374-018-1300-y.

Dinh M-V, Schramm T, Spohn M, Matzner E (2016a). Drying–rewetting cycles release phosphorus from forest soils. J Plant Nutr Soil Sci 179:670–678. doi: 10.1002/jpln.201500577.

Dinh M-V, Schramm T, Spohn M, Matzner E (2016b). Drying-rewetting cycles release phosphorus from forest soils. J Plant Nutr Soil Sci 179:670–678. doi: 10.1002/jpln.201500577.

Fierer N, Schimel JP (2002). Effects of drying–rewetting frequency on soil carbon and nitrogen transformations. Soil Biol Biochem 34:777–787. doi: 10.1016/S0038-0717(02)00007-X.

Gordon H, Haygarth PM, Bardgett RD (2008). Drying and rewetting effects on soil microbial community composition and nutrient leaching. Soil Biol Biochem 40:302–311. doi: 10.1016/j.soilbio.2007.08.008.

Guggenberger G, Kaiser K (2003). Dissolved organic matter in soil: challenging the paradigm of sorptive preservation. Geoderma 113:293–310. doi: 10.1016/S0016-7061(02)00366-X.

Kaiser M, Kleber M, Berhe AA (2015). How air-drying and rewetting modify soil organic matter characteristics: An assessment to improve data interpretation and inference. Soil Biol Biochem 80:324–340. doi: 10.1016/j.soilbio.2014.10.018.

Magid J, Kjærgaard C, Gorissen A, Kuikman PJ (1999). Drying and rewetting of a loamy sand soil did not increase the turnover of native organic matter, but retarded the decomposition of added 14C-labelled plant material. Soil Biol Biochem 31:595–602. doi: 10.1016/S0038-0717(98)00164-3.

Marschner H. D (1996). Mineral nutrition of higher plants. Ann Bot 78:527–528. doi: 10.1006/anbo.1996.0155.

Mikha MM, Rice CW, Milliken GA (2005). Carbon and nitrogen mineralization as affected by drying and wetting cycles. Soil Biol Biochem 37:339–347. doi: 10.1016/j.soilbio.2004.08.003.

Miller A, Schimel J, Meixner T, et al (2005). Episodic rewetting enhances carbon and nitrogen release from chaparral soils. Soil Biol Biochem 37:2195–2204. doi: 10.1016/j.soilbio.2005.03.021.

Murphy J, Riley JP (1962). A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters. Anal Chim Acta 27:31–36. doi: 10.1016/S0003-2670(00)88444-5.

Nguyễn Ngọc Bình (1996). Đất rừng Việt Nam. Nhà xuất bản Nông nghiệp.

Ouyang S, Xiang W, Gou M, et al (2017). Variations in soil carbon, nitrogen, phosphorus and stoichiometry along forest succession in southern China. Biogeosciences Discuss 1–27. doi: 10.5194/bg-2017-408.

Ouyang Y, Li X (2013). Recent research progress on soil microbial responses to drying–rewetting cycles. Acta Ecol Sin 33:1–6. doi: 10.1016/j.chnaes.2012.12.001.

Pant HK, Vaughan D, Edwards AC (1994). Molecular size distribution and enzymatic degradation of organic phosphorus in root exudates of spring barley. Biol Fertil Soils 18:285–290. doi: 10.1007/BF00570630.

Pierzynski GM, McDowell RW (2005). Chemistry, cycling, and potential movement of inorganic phosphorus in soils. Phosphorus Agric Environ agronomymonogra:53–86. doi: 10.2134/agronmonogr46.c3.

Raghothama KG, Karthikeyan AS (2005). Phosphate acquisition. Plant Soil 274:37–49. doi: 10.1007/s11104-004-2005-6.

Richardson AE, George TS, Hens M, Simpson RJ (2005). Utilization of soil organic phosphorus by higher plants. In: Turner BL, Frossard E, Baldwin DS (eds) Organic phosphorus in the environment. CABI, Wallingford, pp 165–184.

Saikh H, Varadachari C, Ghosh K (1998). Changes in carbon, nitrogen and phosphorus levels due to deforestation and cultivation: A case study in Simlipal National Park, India. Plant Soil 198:137–145. doi: 10.1023/A:1004391615003.

Schimel JP, Gulledge JM, Clein-Curley JS, et al (1999). Moisture effects on microbial activity and community structure in decomposing birch litter in the Alaskan taiga. Soil Biol Biochem 31:831–838. doi: 10.1016/S0038-0717(98)00182-5.

Schmitt A, Glaser B (2011). Organic matter dynamics in a temperate forest soil following enhanced drying. Soil Biol Biochem 43:478–489. doi: 10.1016/j.soilbio.2010.09.037.

Shand CA, Macklon AES, Edwards AC, Smith S (1994). Inorganic and organic P in soil solutions from three upland soils: I. Effect of soil solution extraction conditions, soil type and season. Plant Soil 159:255–264. doi: 10.1007/BF00009288.

Turner BL (2005). Organic phosphorus transfer from terrestrial to aquatic environments. In: Turner BL, Frossard E, Baldwin DS (eds) Organic phosphorus in the environment. CABI, Wallingford, pp 269–294.

Turner BL, Haygarth PM (2001). Biogeochemistry: Phosphorus solubilization in rewetted soils. Nature 411:258–258. doi: 10.1038/35077146.

Van Gestel M, Merckx R, Vlassak K (1993). Microbial biomass and activity in soils with fluctuating water contents. Geoderma 56:617–626. doi: 10.1016/0016-7061(93)90140-G.

Wei X, Shao M, Fu X, et al (2009). Distribution of soil organic C, N and P in three adjacent land use patterns in the northern Loess Plateau, China. Biogeochemistry 96:149–162. doi: 10.1007/s10533-009-9350-8.

Wu J, Brookes PC (2005). The proportional mineralisation of microbial biomass and organic matter caused by air-drying and rewetting of a grassland soil. Soil Biol Biochem 37:507–515. doi: 10.1016/j.soilbio.2004.07.043.

Zhao F, Sun J, Ren C, et al. (2018). Land use change influences soil C, N, and P stoichiometry under ‘Grain-to-Green Program’ in China. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4650801/.