基于土壤养分淋溶和微生物响应特征评价喷施硫磺对橡胶林土壤质量的影响

It is proved effective to control powdery mildew and anthracnose by spraying sulfur powder in the canopy layer of rubbers in the south of China. But the impact of sulfur application on the rubber plantation ecosystems, especially on soil acidification and nutrients biogeochemical cycling is still not well elucidated. Furthermore, it is important to ascertain the environmental capacity for containing sulfur, then we can find the optimum usage of sulfur for better management of rubber pest and disease, also preventing over the threshold for environmental concerns. .Our project aims to explore the evolution processes and mechanisms of soil health under rubber plantation and sulfur application in the South of Yunan through integrating the sulfur absorption, movement, transformation, and soil physi-chemical properties, nutrients leaching and soil microbial community structure and function responses to different exogenously applied sulfur gradients. Our results will provide voluble information on the assessment of the threshold of sulfur usage, also supply direction for rubber plantation industry for economic and environmental- friendly issues.

我国橡胶种植区在白粉病和炭疽病防治过程中，通过在林冠层附近喷施硫磺粉取得了很好的防治效果，但硫磺喷施和降落到地表的土壤后，其在土壤生态系统中特别是土壤生物地球化学循环过程中，起着何种作用（是补充硫素不足还是引起土壤酸化和养分淋失甚至环境危害），目前尚不清楚。在达到理想防治效果前提下，目前硫磺施用是否已经过量，以及将来随硫磺使用量的增加，我国橡胶种植区酸性土壤的土壤质量将如何变化，硫磺最大环境安全容量（阈值）是多少，这也是我们急需研究和了解的问题。本项目结合这些问题，从土壤酸化和养分淋溶动态以及土壤微生物对外源输入硫磺的响应角度，通过研究硫磺不同喷施量梯度下土壤对单体硫的吸附、迁移和转化特性以及对橡胶林土壤pH和养分淋溶特征以及微生物的影响，探讨随硫磺施用量的逐渐增加，我国云南南部橡胶种植区土壤质量的演变过程和机理，同时估算硫磺的土壤质量安全阈值，以便科学指导橡胶生产，建立环境友好型胶园。

我国橡胶种植区在白粉病和炭疽病防治过程中，通过在林冠层附近喷施硫磺粉取得了很好的防治效果，但硫磺喷施和降落到地表的土壤后，其在土壤生态系统中特别是土壤生物地球化学循环过程中，起着何种作用（是补充硫素不足还是引起土壤酸化和养分淋失甚至环境危害），目前尚不清楚。在达到理想防治效果前提下，目前硫磺施用是否已经过量，以及将来随硫磺使用量的增加，我国橡胶种植区酸性土壤的土壤质量将如何变化，硫磺最大环境安全容量（阈值）是多少，这也是我们急需研究和了解的问题。本项目结合这些问题，从土壤酸化和养分淋溶动态以及土壤微生物对外源输入硫磺的响应角度，通过研究硫磺不同喷施量梯度下土壤对单体硫的吸附、迁移和转化特性以及对橡胶林土壤 pH 和养分淋溶特征以及微生物的影响，探讨随硫磺施用量的逐渐增加，我国云南南部橡胶种植区土壤质量的演变过程和机理，同时估算硫磺的土壤质量安全阈值，以便科学指导橡胶生产，建立环境友好型胶园。.我们通过空间代替时间的方法，选择了9 个林龄（1 年，5 年，8 年，10 年，15 年，23 年，32 年，40 年，48 年）的橡胶林构建橡胶林时间序列（1-48 年），研究了土壤养分和微生物的变化特征。结果显示，持续喷施硫磺会对引起土壤pH 持续下降，即有土壤酸化趋势。在橡胶达到成龄林之前（<23 年林龄），持续喷施硫磺导致土壤养分可利用性持续降低，随着林龄的继续增大，直到40 年林龄，养分可利用性逐渐升高，老龄林后期的48 年林龄阶段，养分可利用性又有所降低。持续喷施硫磺有利于土壤微生物生物量和活性的增加，这可能与硫元素的养分功能有关，但进入老龄阶段（>40 年林龄），土壤微生物生物量和活性急剧降低。.我们通过设置4个硫磺梯度（（0.5 倍、1 倍、1.5 倍、2 倍和一个空白）研究了土壤养分和微生物的变化特征。结果显示，土壤pH随硫磺量增加变化不大。土壤微生物生物量碳变化也不明显，但微生物生物量氮逐渐减少，微生物生物量硫在少于和等于当前硫磺量阶段增加，而超过当前量后降低。土壤可溶性碳和氮都随硫磺量增加而降低，只有可溶性硫持续增加。土壤细菌多样性持续增加而真菌多样性在少于和等于当前硫磺量阶段增加，而超过当前量后降低。