白蟻巢作為熱帶森林土壤養(yǎng)分的熱點區(qū)域，顯著提升了土壤養(yǎng)分的異質(zhì)性和微生境的復雜性。然而，不同土地利用類型和季節(jié)變化對其的影響尚未得到充分研究。中國科學院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)土壤生態(tài)研究組通過在不同季節(jié)調(diào)查分析橡膠林和熱帶自然林中白蟻巢周圍土壤養(yǎng)分的空間分布特征，揭示了白蟻巢對土壤養(yǎng)分異質(zhì)性的獨特影響及其季節(jié)差異。

土壤生態(tài)研究組研究人員在干雨兩季分別采集了橡膠林和自然林白蟻巢穴及周邊不同距離(0-5米)的土壤樣品，分析了土壤宏量養(yǎng)分(如碳、氮、磷)和微量養(yǎng)分(如鈣、鎂、錳、鋁)元素的空間分布模式。結果顯示，橡膠林中白蟻巢周圍土壤微量養(yǎng)分元素的異質(zhì)性更高，而自然林的土壤宏量養(yǎng)分元素的異質(zhì)性更為顯著。此外，橡膠林中微量元素的絕對濃度普遍高于自然林，這可能與橡膠林中白蟻因增強巢體穩(wěn)定性而從深層土壤中富集鹽基陽離子有關，而自然林中酸性土壤條件則抑制了某些元素的積累。

季節(jié)變化對橡膠林和熱帶自然林土壤部分宏量和微量養(yǎng)分元素(如磷、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、鋁和鐵)的濃度有顯著影響，但對白蟻巢周圍的土壤養(yǎng)分異質(zhì)性影響有限，表明白蟻巢所構建的土壤養(yǎng)分空間異質(zhì)性格局呈現(xiàn)一定程度的穩(wěn)定性，不受季節(jié)變化的顯著干擾。

研究還發(fā)現(xiàn)，土壤宏量養(yǎng)分元素的濃度隨距離白蟻巢穴的距離增加而升高，而微量元素則呈現(xiàn)下降趨勢。這種模式在不同土地利用類型生境中保持一致，但不同生境中土壤元素變化趨勢的斜率存在差異，反映了環(huán)境因素對白蟻巢養(yǎng)分動態(tài)的調(diào)節(jié)作用。

該研究強調(diào)了白蟻及其巢穴在熱帶生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分異質(zhì)性和生物多樣性維持中的重要作用，結果為全面認知熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)工程師-白蟻驅動的微環(huán)境土壤養(yǎng)分異質(zhì)性格局和過程提供了基礎數(shù)據(jù)支持。相關成果以“Assessing the impacts of forest conversion and seasonal dynamics on soil nutrient heterogeneity associated with termite mounds”為題發(fā)表于Forest Ecology and Management上。版納植物園土壤生態(tài)研究組博士生Myo Than為第一作者，楊效東研究員和中山大學劉勝杰副研究員為共同通訊作者，版納植物園林冠生態(tài)學研究組Akihiro Nakamura研究員和香港大學Louise A. Ashton教授參與了該項工作。該研究在數(shù)據(jù)采集和分析過程中得到了西雙版納森林生態(tài)系統(tǒng)野外科學觀測研究站和版納植物園公共技術中心的支持，并得到了國家自然科學基金等項目的資助，在此一并致謝。

圖1.白蟻通過筑巢和覓食等生命活動顯著提高了蟻巢附近的土壤養(yǎng)分異質(zhì)性(a，摘自Elizabeth 2015);大白蟻屬(Macrotermes)白蟻(b)和土白蟻(Odontotermes)屬白蟻(c);西雙版納勐侖保護區(qū)常見的白蟻巢(d);研究采樣示意圖(e)。

圖2.土壤總碳(TC)、總氮(TN)、總磷(TP)、可交換磷(P)和可交換鉀(K)隨白蟻巢距離變化的估計邊際均值。線條表示估計邊際均值，陰影部分為95%置信區(qū)間。