岷江上游林線附近土壤磷素研究取得進展

　　在高山地區，磷和氮通常都被認為是影響植物群落分布和限制初級生產力的重要因子。與氮供應受大氣沉降影響相比，高山地區植物所需要的磷，其供應更依賴于土壤過程。土壤中磷素受生物地球化學作用的影響存在著多種形態，不同形態磷素的生物有效性及其在土壤中的轉換能力均存在較大差異。高山林線作為亞高山和高山植被的分界線和生態交錯帶，林線附近植被分布格局及其環境條件的異質性均會對土壤磷素含量及形態有較大的影響，而高山地區的季節性雪被和反復凍融也會對土壤磷素形態的構成產生重要作用，土壤磷素生物地球化學循環及其與植物的互饋效應已經成為高山生態學研究的熱點之一。

　　中國科學院成都生物研究所吳寧課題組張林博士針對岷江上游林線附近區域土壤磷素形態特征和季節動態問題，選擇林線過渡帶的三種典型植被類型：岷江冷杉林、雪山杜鵑灌叢和高山灌叢草甸作為研究對象，應用土壤磷素分級方法（Hedley分級法），探討了林線附近土壤不同形態磷素的含量大小及其空間分布狀況，并分別研究了非生長季和生長季三種植被類型下土壤磷素形態的變化動態和轉換規律。同時，從低分子有機酸活化土壤磷素的角度，探討了低分子有機酸對不同土壤磷素形態的活化量和活化效果。

　　研究結果表明，研究區內土壤總磷平均含量（857.32 mg·kg-1）較高，但活性磷含量僅占總磷的10%左右。生物態磷含量占總磷含量的60%以上，表明土壤磷素受生物作用影響較大。三種植被類型下土壤無機磷主要以HCl–Pi（稀鹽酸提取無機磷）和cHCl–Pi（濃鹽酸提取無機磷）形態存在，活性無機磷和NaOH–Pi含量較少。高寒灌叢草甸土壤HCl–Pi和cHCl–Pi含量均顯著高于岷江冷杉，表明其含有更多的鈣結合態磷。土壤有機磷與土壤有機碳呈顯著正相關，NaOH–Po是有機磷主要的構成形態，占總磷含量的39.39-53.69%。不同植被類型下土壤有機磷形態間差異較大，岷江冷杉林下土壤NaHCO3–Po和NaOH–Po含量最高，高寒灌叢草甸則含有更多的cHCl–Po。岷江冷杉林下較厚的凋落物層和更多的易分解有機質可能是其活性和中等活性的磷形態含量較高的重要原因。

　　生長季中，植物對土壤磷素含量的驅動作用極為明顯。在植物生長的旺季8月，土壤中活性和中等活性無機磷（NaHCO3–Pi和NaOH–Pi）的含量降至最低。與非生長季相比，由于植物對水分和營養元素的競爭，微生物生物量磷含量降低，但其仍然對土壤磷素形態的轉換有著一定的影響。微生物在土壤水分和養分的影響下，仍然控制著有機磷的礦化進而改變無機磷的含量。在微生物生物量磷最低的8月，土壤中的有機磷含量及其Residual–P的含量均出現上升。整個生長季中，土壤磷素形態間存在著一定的轉換規律，相關系分析表明NaHCO3–Pi與Residual–P、HCl–Pi與NaOH–Po和cHCl–Po存在相互轉化關系。這意味著，土壤有機磷礦化后大部分可能首先被土壤的鐵、鋁、鈣礦物固定，然后再活化被植物利用。NaOH–Po的礦化可能是植物生長季中土壤磷素的主要來源。

　　非生長季的研究結果表明，在非生長季土壤中的磷素形態和含量基本保持穩定，其變化主要集中在活性磷形態上。土壤中的活性磷含量在非生長季的前期11月的秋冬過渡期內達到第一個峰值；在末期4月開始的冬春凍融交替期內，活性磷含量開始是迅速上升達到第二個峰值，而在雪被完全融化后土壤中的活性磷含量又迅速降低。這一變化規律與土壤微生物生物量磷的變化趨勢一致，土壤微生物在受凍融交替或因碳虧缺死亡后，其生物量磷是對土壤活性磷庫的重要補充，土壤微生物的活躍與抑制是造成土壤中活性磷庫含量變化的重要原因。不同植被下土壤活性磷的變化表現出相同的趨勢，但在變化時間點上岷江冷杉林下土壤微生物生物量磷和活性磷的峰值出現時間均晚于高山灌叢草甸。岷江冷杉林下較厚的雪被覆蓋和凋落物層能為土壤微生物提供足夠的底物和較為穩定的環境，降低了微生物因凍融交替而死亡，從而使得土壤中活性磷峰值出現的時間晚于灌叢草甸。

　　低分子量有機酸對土壤中的各磷素形態均有一定的活化作用，活化強度隨低分子量有機酸濃度的增大而增強，并且檸檬酸活化土壤磷的能力強于蘋果酸。從活化效果來看，與鐵鋁結合較為緊密的NaOH–Pi的活化量最大，與鈣結合較緊密的HCl–Pi和cHCl–Pi也有一定釋放，而活性無機磷（Resin–Pi和NaHCO3–Pi）最低。這可能與低分子酸能與鐵鋁化合物產生螯合作用從而降低對磷素的吸附有關。

　　該項目得到國家“十一五”科技支撐計劃課題（2006BAC01A00-15）的資助。