一、文章基本信息

原名：Drought promotes soil phosphorus transformation and reduces

phosphorus bioavailability in a temperate forest

譯名：干旱促進溫帶森林土壤磷素轉化，降低磷的生物有效性?

作者：Chengjie Ren，et al.

期刊：Science?of?the?Total?Environment

2021年影響因子/JCR分區(qū)：7.963/Q1

發(fā)表時間：2020.05

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二、文獻閱讀內容

1 關鍵詞

干旱；土壤磷生物有效性；磷素轉化；微生物量；磷酸酶活性。

2 研究主題和背景

（1）背景：干旱能不斷改變生態(tài)系統(tǒng)功能，尤其是關鍵養(yǎng)分的生物地球化學循環(huán)；P作為必需且限制元素，在生態(tài)系統(tǒng)關鍵過程中起著重要的作用，而干旱如何影響土壤磷素轉化和磷的生物有效性尚未清楚。

（2）主題：本研究采用透雨減少法進行了為期4年的田間干旱試驗，以研究干旱對溫帶森林土壤磷動態(tài)和磷生物有效性的影響。

3 科學問題或科學假說

科學問題：

干旱對土壤磷的生物地球化學循環(huán)及磷生物有效性的影響？（1）將土壤P分為9個組分，探究哪一組分對干旱條件更為敏感，以及在干旱條件下P組分的轉化；（2）干旱如何影響土壤微生物磷動態(tài)，這些微生物特性是否可以解釋土壤磷組分的變化；（3）評估三種生物機制對無機磷釋放的影響。

4?材料與方法

A.試驗樣地與實驗設計：位于河南省森林生態(tài)研究站，在林分和環(huán)境條件相近的60年生次生林中建立6個20 m × 20 m的試驗區(qū)組，設置對照試驗。2013年5月開始干旱處理，歷經(jīng)4年。

B. 土壤理化性質分析

土壤水分；土壤pH；SOC；TN；TP；DOC、DON；Olsen?P

C.?土壤磷組分

采用順序提取法測定土壤中P的含量，Hedley?1982：9種組分對于磷的生物有效性貢獻存在不同意義，

D.?土壤微生物P和酸性磷酸酶活性

氯仿熏蒸法；對硝基苯酚法。

E.數(shù)據(jù)分析?

所有數(shù)據(jù)進行正態(tài)檢驗和方差齊性檢驗，進行單因素方差分析；由于土壤磷動態(tài)與土壤水分密切相關，且干旱處理顯著降低了土壤水分含量，本研究通過簡單回歸分析探討了土壤水分與化學磷和微生物磷參數(shù)之間的關系；所有統(tǒng)計分析均采用SPSS20.0進行差異顯著性檢驗。

5?結果

（1）?土壤基本理化性質

干旱條件顯著降低了土壤水分，同時也顯著減少了土壤TN（4.21-3.78g/kg干土），但SOC、TP、DOC、DON沒有顯著變化。另外四年干旱條件顯著降低了土壤pH（5.7-5.1）。

（2）?土壤P組分

在此暖溫帶森林中，Ca磷酸鹽（稀/濃HCl提?。┦亲钬S富的磷組分，這兩種無機磷組分約占總磷的一半（49%；43%）。同時，該暖溫帶森林的有機磷形式也占很大一部分（22%；28%）。大多數(shù)有機磷以中等活性P形式存在（NaOH-P，Fe/Al氧化物結合），頑固性殘余磷（閉蓄態(tài)-次生礦物中）大約占總磷的13%-15%；高活性（resin-P），中等活性P（NaHCO3-P），潛在活性無機磷（NaOH-Pi）分別占總磷的2%，5%，6%。

干旱條件顯著降低了兩種生物最有效的土壤無機磷組分（resin-Pi，NaHCO3-Pi）含量，同時也顯著降低了Ca磷酸鹽的含量。與土壤生物有效性和Ca磷酸鹽組分相比，干旱顯著增加了與次生礦物有關的土壤無機P組分含量。

（3）?土壤微生物P和酸性磷酸酶活性

MBP和ACP都受到干旱條件的負面影響。ACP：0.9-0.6umolp-NPg soil/h；MBP：10.7-6.4mg/kg?soil。

（4）?土壤水分、土壤P組分以及微生物P特性之間的關系

回歸分析：土壤含水量與全磷含量、Resin無機磷、HCl-P、NaOH-P以及ACP顯著相關，除NaOH-P外，均隨土壤水分的增加而呈現(xiàn)線性上升趨勢。回歸分析表明，生物最有效的土壤無機磷含量隨土壤酸性磷酸酶活性的增加呈顯著的線性增加趨勢。NaOH和濃HCl提取的有機磷組分隨土壤酸性磷酸單酯酶活性的增加呈顯著的線性下降趨勢。

6?討論??

???暖溫帶森林土壤磷素生物地球化學循環(huán)和磷生物有效性對干旱非常敏感，本研究結果表明，干旱顯著降低了土壤磷的生物有效性，并推動了土壤全磷在不同組分的重新分配，使其向次生礦物磷和有機磷轉化。此外，干旱還對土壤微生物磷動態(tài)產(chǎn)生了顯著的負向影響。這在一定程度上導致了次生礦物伴生磷的富集。

（1）?土壤磷組分在干旱條件下重新分配

干旱降低了磷酸鈣，主要是磷灰石。以往研究表明干燥的條件更有利于磷酸鈣在土壤中的長時間儲存，并且鈣磷酸鹽相對更穩(wěn)定，但是有研究表明，HCl-P的穩(wěn)定性取決與pH；在高pH的土壤中，HCl可提取磷中往往含有高度穩(wěn)定的磷酸鈣礦物，而在酸性土壤中，磷灰石的穩(wěn)定性要差得多。

（2）?干旱對MBP的負向影響

除土壤無機磷和有機磷組分外，干旱還降低了土壤微生物量磷。MBP對環(huán)境因子十分敏感，干旱可能抑制微生物的生長并殺死微生物細胞，微生物生物量中磷的大量釋放導致微生物生物量磷的減少，土壤微生物量逐漸被認為是土壤磷動態(tài)的主要驅動力。

（3）?干旱改變了土壤無機磷的潛在供給途徑，并降低土壤磷的生物有效性

土壤溶液中的無機磷濃度非常低，生物有效P含量可通過復雜的生物化學過程得到補充。結果表明，質子驅動無機磷釋放是無機磷供給土壤溶液最重要的潛在途徑。

7?結論

（1）?溫帶森林持續(xù)四年的干旱試驗不斷地改變了P生物地球化學活性

（2）?干活促進了鈣磷酸鹽的減少，主要是由于土壤酸化導致其溶解；磷酸鈣釋放的無機磷不存在于活性組分中，而是轉化為次生無機磷組分和有機磷。

（3）?干旱引起的土壤磷素再分配不僅直接降低了土壤磷素的生物有效性，而且可能改變土壤溶液中無機磷的補充機制。由于干旱傾向于降低質子驅動的無機磷釋放電位，而增加了酶和有機酸驅動的無機磷釋放電位容量。

（4）?干旱可顯著改變土壤磷循環(huán)及其生物地球化學機制。

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附：