交换性盐基是一个重要的土壤化学性质，涉及土壤阳离子交换过程和土壤肥力特性。土壤交换性钙（Ca²⁺）、镁（Mg²⁺）、钾（K⁺）、钠（Na⁺）组成和总量影响土壤pH、水分保持能力、养分供应、植物生长条件及群落结构。森林-草原过渡带（forest-steppe ecotone）是对气候变化极为敏感的地带，对预测生态系统演替具有重要价值。尽管物种多样性与气候因素共变，并在森林-草原过渡带样带上逐渐变化，符合“惠特克层次理论（Whittaker’s hierarchy theory）”。然而，土壤养分是否遵循类似的分布模式，尚缺乏系统研究。

韩兴国/姜勇团队基于内蒙古呼伦贝尔230 km的样带调查，系统研究了2个森林、2个森林-草原过渡带、4个草甸草原样地土体和根际土有效阳离子交换量（ECEC, effective cation exchange capacity）和交换性Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺的分布格局，发现：1）森林-草原过渡带较低的有效土壤阳离子交换量与pH值和植物组成相关；2）土壤水分作为调节因子，驱动土壤交换性阳离子沿样带的梯度分布；3）根际效应不改变交换性阳离子的分布模式，但增强了土壤交换性阳离子的供应能力。具体讲，草甸草原土体和根际土ECEC含量最高，封闭森林次之，森林-草原过渡带最低。ECEC与土壤含水量负相关，与土壤pH正相关。森林-草原过渡带土壤ECEC与地上植被存在解耦关系，不符合层次分布格局，植物养分吸收、淋溶作用及土壤pH变化可能对土体和根际土ECEC产生了更大的影响。在封闭森林和森林-草原过渡带生态系统中，根际土的ECEC和交换性Ca²⁺高于土体，表明根际过程有助于缓解生态系统中的阳离子限制。本研究强调了沿环境梯度下根际过程在调节植被过渡中的关键作用，提高了我们对森林-草原过渡带土壤养分动态和土壤肥力的理解，有助于预测生态系统的植被和土壤演替过程。

    上述结果近期发表在Catena上，河北大学生命科学学院为第一和通讯作者单位。硕士研究生韩佳欣为第一作者，王汝振教授为通讯作者，姜勇教授、韩兴国教授、刘贺永研究员、硕士生邓欢欢和马唯一，天津师范大学何鹏博士、西班牙巴塞罗那自治大学Josep Peñuelas教授和Jordi Sardans教授为共同作者。该项研究得到国家自然科学基金优秀青年基金项目（32222056）和面上项目（32071563）、河北大学青年群体项目（QNTD202409）、河北省创新群体项目（C2022201042）和燕赵青年科学家项目（C2024201044）等资助。

    论文链接：Han JX，Wang RZ*，Sardans J，Liu HY，He P, Deng HH, Ma WY, Peñuelas J, Han XG, Jiang Y. 2024. Gradient variations in rhizospheric soil exchangeable cations across a forest-steppe transect. Catena, 245: 108330. https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.108330 （中科院一区，IF: 5.4）

图1 沿呼伦贝尔森林-草原过渡带南北样线采样点（T1-T8），以及沿森林-草原过渡带生态系统土壤交换性阳离子变化模式的科学假设。样带包括针叶林、针阔叶混交林、森林-草原过渡带和草甸草原。对于每个地点，年平均降水量（MAP）与圆圈的大小成正比，年平均温度（MAT）用蓝色（低）到红色（高）的颜色标记。

图2 森林-草原过渡带年平均降水量（MAP）、年均温（MAT）、土壤含水量（SWC）、太阳辐射（SR）沿样线的变化特征。采样点T1-T2、T3-T4和T5-T8分别为封闭林冠林（CF）、森林-草原过渡带（FSE）和草甸草原（MS）。不同的小写字母表示生态系统类型之间存在显著差异。

图3 土体和根际土交换性Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺含量。方框的上端和下端分别表示75%和25%的百分位数，实线表示中值。CF：森林，FSE：森林-草原过渡带，MS：草甸草原。

图4 土体和根际土pH和有效阳离子交换量

图5 表层土壤无机氮和植物地上生物量

图6 冗余分析（RDA）结果

图7 描述森林-草原过渡带土壤交换性阳离子变化和驱动因素的概念框架