贡嘎山站在土地利用类型和氮沉降对土壤磷生物有效性方面取得新进展

作者：贡嘎山站  更新时间：2022-01-06

磷是维持植物生产力的关键养分，其生物地球化学循环在土壤固碳中发挥着重要作用。土地利用方式的转变以及大气氮沉降对土壤磷生物有效性具有深远影响。然而，土地利用变化和氮沉降对山地土壤磷生物有效性的影响机制仍不明确。成都山地所贡嘎山站科研人员针对尼泊尔中山区4种土地利用方式以及贡嘎山模拟氮沉降试验平台（3个添加处理：0、8、40 kg N/ha/yr，分别代表对照（氮沉降背景）、低氮和高氮），开展了土地类型转变和氮添加下土壤磷形态及其生物有效性变化的研究，探讨了磷生物有效性变化的关键影响机制。

结果显示，农田弃耕后土壤生物有效磷浓度显著下降，而有机磷则呈现相反趋势。相较于农田，弃耕地、灌木和林地土壤生物有效磷储量分别下降30.3%、42.2%和73.1%，而弃耕地和林地有机磷储量分别增加19.2%和52.2%。这主要归因于地上生物量的增加，而由于土壤含水量低，土壤微生物通过有机质分解对磷生物有效性的贡献有限。施肥是影响农田土壤磷形态组成的主要因素，而环境因素调控了其它土地利用方式中土壤磷形态的组成。此外，研究还发现土壤侵蚀导致的农田土壤磷流失是磷生物有效性降低的另一重要原因（图1）。研究成果可为土壤养分资源的可持续利用和环境治理提供参考。

研究发现，低氮添加对土壤磷及其形态没有影响，而高氮添加显著提高了生物有效磷含量。氮添加通过影响溶解性有机碳和微生物量碳间接影响土壤磷组分：微生物量碳、难以利用磷和中等可利用磷对生物有效磷的影响相对较高，微生物量碳和无定形铝对中等可利用磷有影响，而铝主要影响难以利用磷（图2）。氮添加没有改变土壤磷及其形态的垂直分布模式。土壤生物有效磷和中等可利用磷的浓度随土壤深度的增加而显著降低，而难以利用磷的浓度在矿质土壤中显著高于有机层土壤。土壤水分、pH、土壤有机碳、溶解性有机碳和微生物生物量控制生物有效磷的垂直分布，铝氧化物决定其它磷形态的分布。研究结果可为亚高山森林生态系统响应全球变化提供理论基础。

上述研究受到中科院国际合作海外平台项目、国家自然科学基金项目、中科院青促会项目和国际原子能机构区域间技术合作项目的资助，研究成果近期发表在国际学术期刊Catena和Journal of Soils and Sediments上。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.106000

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11368-021-03064-0

图1不同土地类型土壤生物有效磷的供给模式及关键控制因素

图2氮添加对土壤磷形态的影响.（a）影响土壤磷组分的因素，（b）直接和间接效应