农林复合系统组成单元的空间配置对营养元素流失的影响及调控研究

我国南方已发展了大面积的丘陵果业，与其他林业和农业用地形成了多样的农林复合系统。果园和农田高强度施肥后面临的主要问题是土壤养分盈余，土壤中盈余的养分因多雨而很易流失，流失的养分进入水体后可引起富营养化，从而影响当地或区域的环境质量。农林复合系统被认为是兼顾经济收益和环境保护的有效途径之一。本项目中我们提出通过合理搭配组成农林复合系统的子系统类型、面积比例、空间位置和改善施肥措施来减少系统的养分流失。基于对广东鹤山一个国家生态定位研究站的林-果-塘农林复合系统、多种人工林和果园类型的营养滞留效率的观测，同时开展凋落物移除与添加试验，并把观测和试验数据与模拟农林复合系统营养元素循环与输移的TEPS模型结合进行模拟试验，从而理解农林复合系统空间配置对养分循环的影响机制，进而优选最佳的系统组成、空间配置和施肥策略。研究结果可为南方丘陵农林复合系统的优化设计和推广应用提供重要的理论依据与技术参考。

我国南方丘陵山地存在多种类型的林果复合生态系统。果园高强度施肥后面临的主要问题是土壤养分盈余和流失，从而影响土壤与水体的环境质量。如何有效管理养分利用与流失问题是经营这类系统的一个重要实践问题。本项目中我们基于广东鹤山国家野外生态台站（鹤山站）的农林复合系统，研究了从上坡马占相思林向下坡果园的凋落物输移，不同人工林冠层对降水化学元素含量的影响，以及相思类人工林引入乡土树种进行林分改造后对土壤化学性质与元素循环的影响。在实验观测的基础上，构建了一个模拟斑块生态系统间凋落叶飘移和元素输移的过程机理模型（MELT）。通过模拟实验证明把1/3的人工林凋落叶移入果园既可增加果园有机肥，也不会显著影响人工林自身的养分循环。研究结果对农林复合系统的经营管理提供直接的技术参考。项目执行期间共发表SCI论文3篇，中文核心期刊论文1篇，培养博士1名。