土壤磷是地球生態(tài)系統(tǒng)中重要的生命元素，對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及其可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。然而，不同土壤磷庫(kù)的季節(jié)和沿海拔梯度變化的調(diào)控機(jī)制尚未清楚。本研究中，探究了玉龍雪山不同海拔梯度下(2600m~3900m)表層土壤(0
~ 15
cm)磷庫(kù)季節(jié)變化包括總磷(TP)、有效磷(AP)、無(wú)機(jī)磷(IP)、有機(jī)磷(OP)、不穩(wěn)定磷、中等不穩(wěn)定磷和穩(wěn)定磷，測(cè)定葉片養(yǎng)分含量、土壤性質(zhì)、微氣候和微生物參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，所有土壤磷組分在中海拔(2900
m和3200
m)均達(dá)到最大值，可能是由于微生物活性較強(qiáng)和適宜的土壤氣候條件促進(jìn)了磷風(fēng)化。同時(shí)，土壤AP庫(kù)的海拔變化與葉片P含量密切相關(guān)。其中，大部分土壤P庫(kù)無(wú)季節(jié)性變化，除了濕季的AP高于旱季，可能是由于濕季更高的溫度和微生物活性促進(jìn)了P的釋放。
此外，我們發(fā)現(xiàn)微生物磷、酸性磷酸酶和可溶性有機(jī)碳對(duì)不同磷庫(kù)的影響強(qiáng)于其他土壤因子，土壤環(huán)境對(duì)活性磷和中活性磷有較強(qiáng)的相互作用。綜上所述，研究結(jié)果揭示了玉龍地區(qū)土壤磷庫(kù)的海拔變化及其潛在機(jī)制，為研究土壤磷動(dòng)力學(xué)對(duì)環(huán)境的響應(yīng)提供了重要的理論依據(jù)。
山地生態(tài)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：磷庫(kù)；森林土壤；土壤環(huán)境；空間分布；山地生態(tài)系統(tǒng)
磷(P)是生態(tài)系統(tǒng)中重要的營(yíng)養(yǎng)元素，也是地球上所有生命基礎(chǔ)化學(xué)組成之一，且土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的磷庫(kù)。氣候、地形、土壤發(fā)育階段、微生物活性等因素對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤P庫(kù)的輸入和輸出都起著至關(guān)重要的作用。以往有研究表明，土壤生物化學(xué)過(guò)程和植物的基因型可能影響P在土壤和植被之間的轉(zhuǎn)化。同時(shí)，土壤P活性受全球氣候變化的強(qiáng)烈影響。雖然大多數(shù)研究表明土壤有效磷是山地生態(tài)系統(tǒng)中植物生產(chǎn)力的主要限制因子，但很少研究關(guān)注土壤P庫(kù)，特別的，典型山地生態(tài)系統(tǒng)不同磷庫(kù)轉(zhuǎn)化的季節(jié)變化。因此，研究具有代表性的山地生態(tài)系統(tǒng)磷庫(kù)狀況及其影響因素，有助于了解山地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變化的響應(yīng)，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和磷的可持續(xù)利用具有深遠(yuǎn)意義。
基于此，我們探討了玉龍雪山土壤P庫(kù)的海拔和季節(jié)變化及其調(diào)控的微生物和植被過(guò)程。
研究目的：
(1)探究土壤各P庫(kù)的含量的海拔和季節(jié)變化；
(2)量化氣候和關(guān)鍵土壤性質(zhì)對(duì)土壤各P庫(kù)含量的相對(duì)影響。
科學(xué)假設(shè)：
(1)在長(zhǎng)期土壤發(fā)育過(guò)程中，低海拔的不同土壤P庫(kù)和P生物有效性顯著高于高海拔；
(2)濕季的土壤P生物有效性更高，可能由于海拔和季節(jié)變化的影響，包括生物(微生物和植被)和非生物(土壤理化指標(biāo))因素，對(duì)土壤磷庫(kù)的轉(zhuǎn)化和生物磷的有效性有顯著影響。
研究方法：
我們的取樣地點(diǎn)是在麗江的高山植物園——玉龍雪山南麓，保護(hù)區(qū)無(wú)干擾，海拔約2600—3900m。根據(jù)構(gòu)造樣帶的原則，沿海拔梯度和代表性植被類(lèi)型，選擇在海拔2600—3900m之間每200-300m劃定6個(gè)海拔梯度。植被高度和密度隨海拔的增加而逐漸降低。分別于雨季(7月左右)和旱季(1月左右)采集樣本。
1.植物性狀，土壤性質(zhì)和微生物屬性
不同物種之間葉片C、N含量無(wú)顯著差異，但不同海拔之間P含量差異顯著（3500m最高，3200m最低）。葉片C:P、N:P隨著海拔升高而降低，在低海拔處更高（<3200m），而葉片C:N在2600m和3200m處較高。ST和MBP隨海拔升高而降低，其他氣候因素、土壤性質(zhì)和土壤微生物屬性隨海拔升高呈不規(guī)則變化。濕潤(rùn)季土壤ACP、MBN、MBC和MBP均較高。
2.土壤P庫(kù)
土壤AP、TP、IP和OP含量隨著海拔變化存在顯著差異，其中中間海拔梯度（2900m和3200m）的含量較高。AP含量在濕潤(rùn)季更高，穩(wěn)定性P含量在低海拔處更高?；?/span>PCA分析，季節(jié)對(duì)2900m和3200m海拔梯度的土壤P庫(kù)變化的影響更大。且海拔和季節(jié)變化顯著影響ACP和MBP，在不同海拔梯度下，ACP在濕潤(rùn)季顯著高于干旱季，隨著海拔的升高，ACP和MBP呈降低趨勢(shì)，除了濕潤(rùn)季的ACP。
3.不同季節(jié)和海拔梯度下土壤P庫(kù)變化的調(diào)控因子
隨機(jī)森林分析表明，土壤磷庫(kù)受葉片氮、磷含量的影響較大。生物因子（ACP和MBP）對(duì)土壤P庫(kù)有很大的影響，尤其是MBP，且ACP對(duì)濕潤(rùn)季土壤P庫(kù)影響大于干旱季。土壤C、N含量，尤其是可溶性有機(jī)碳和硝態(tài)氮，對(duì)不同P庫(kù)產(chǎn)生強(qiáng)烈影響。土壤理化性質(zhì)、微生物參數(shù)和他們之間的交互作用也強(qiáng)烈影響土壤P組分的變異，其中土壤微氣候，如土壤水分和土壤溫度對(duì)土壤穩(wěn)定P和中等活性P無(wú)顯著影響。皮爾遜相關(guān)性分析表明，葉片N、P含量對(duì)土壤P庫(kù)含量影響最大，不同磷庫(kù)與環(huán)境因子的交互作用在濕潤(rùn)季強(qiáng)于旱季。偏相關(guān)分析，不同磷組分與土壤性質(zhì)密切相關(guān)，與其他微生物參數(shù)相比，控制MPB后，不同磷組分與土壤性質(zhì)的相關(guān)系數(shù)降低。
偏最小二乘路徑分析結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）揭示了氣候因素、植物、土壤、微生物參數(shù)等與土壤P庫(kù)的關(guān)系。進(jìn)一步表明，土壤氣候參數(shù)主要通過(guò)影響土壤和微生物特性間接影響土壤磷。土壤微氣候僅在旱季對(duì)土壤性質(zhì)有顯著影響，且微氣候?qū)ν寥牢⑸飳傩缘挠绊懪c季節(jié)無(wú)關(guān)。
我們的研究結(jié)果表明，海拔和季節(jié)變化引起土壤微生物參數(shù)和植物特性的改變，并對(duì)土壤不同P庫(kù)和P生物有效性有很大的影響。2900m和3200m海拔處土壤P庫(kù)含量顯著高于其他海拔，同時(shí)其C、N含量和微生物活性均更高。此外，AP在濕潤(rùn)季含量顯著高于干旱季，而其他P庫(kù)無(wú)顯著變化，土壤溫度、土壤水分和微生物活性也是在濕潤(rùn)季顯著高于干旱季，在對(duì)不同磷庫(kù)和生物(微生物參數(shù)和植物性狀)和非生物(土壤理化性質(zhì))特性的分析中，我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)P庫(kù)與DOC、MBC、ACP顯著正相關(guān)，而與土壤NO3-N呈負(fù)相關(guān)。
研究結(jié)果為玉龍雪山不同海拔梯度下土壤磷庫(kù)變化規(guī)律及其潛在調(diào)控機(jī)制提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
論文id：DOI:10.1016/j.geoderma.2023.116361