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文獻(xiàn)解讀|氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響

日期: 2022-09-16
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文獻(xiàn)解讀|氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響
文獻(xiàn)解讀

譯名

氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響


作者:EnqingHou,etal.


期刊:GlobalChange Biology


影響因子/分區(qū):13.11/1區(qū)


發(fā)表時(shí)間:2018年


文獻(xiàn)解讀|氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響
1.關(guān)鍵詞
文獻(xiàn)解讀|氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響

土壤磷有效性,氣候,磷循環(huán),土壤特性,全球模式。

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2.研究主題和背景
文獻(xiàn)解讀|氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響

(1)背景:過去21世紀(jì)以來,全球平均氣溫和降水量預(yù)計(jì)都將上升,空間變化幅度較大,持續(xù)的氣候變化會(huì)對(duì)陸地自然生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)和有效性產(chǎn)生很大的影響,而目前關(guān)于P循環(huán)對(duì)氣候變化的響應(yīng)了解很少,提高氣候變化對(duì)土壤磷循環(huán)及其有效性影響的認(rèn)識(shí),有助于將磷循環(huán)納入地球系統(tǒng)模型。

(2)主題:本研究中,我們將假設(shè)導(dǎo)向的路徑模型分析應(yīng)用于一個(gè)全球數(shù)據(jù)庫,其中包括連續(xù)提取的土壤磷組分、氣候變量和關(guān)鍵土壤屬性。結(jié)合路徑模型分析和全球數(shù)據(jù)庫,我們可以在全球尺度上量化潛在的直接和間接路徑和土壤性質(zhì)在氣候?qū)ν寥懒子行缘挠绊懼械南鄬?duì)重要性。

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3.科學(xué)問題或科學(xué)假說
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科學(xué)問題:

A.氣候因素(溫度、降水、干旱程度)在全球尺度上如何影響土壤磷生物有效性?

B.土壤磷素形態(tài)和關(guān)鍵土壤性質(zhì)如何介導(dǎo)氣候影響土壤磷生物有效性?

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4.材料與方法
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1)數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備:

使用了Hedley(1982)等人的順序分餾浸提法,編制一個(gè)土壤磷組分?jǐn)?shù)據(jù)庫。我們的調(diào)查僅限于未施肥、未開墾和(半自然)自然土壤的研究。之前數(shù)據(jù)庫包括2015年8月之前發(fā)表的85項(xiàng)研究共626個(gè)土壤樣品的HedleyP組分、土壤全磷、土壤類型、土壤深度、植被類型和站點(diǎn)地理位置(緯度和經(jīng)度)信息,本研究數(shù)據(jù)庫被更新,包括98項(xiàng)研究的802個(gè)土壤樣本。此外,本研究還增加了場地氣候條件(平均年溫度(MAT)、平均年降水量(MAP)和干旱程度)、土壤粒徑測(cè)量(沙子(0.05- 0.05)2.00 mm)、淤泥(0.002- 0.05 mm)和粘土(<0.002 mm)含量、3個(gè)關(guān)鍵土壤化學(xué)性質(zhì)(pH、全有機(jī)碳和全氮)以及母質(zhì)類型。

采用Hedley等(1982)和Tiessen&Moir改進(jìn)的方法提取土壤磷組分(1993),將其劃分為5個(gè)功能性磷庫:土壤速效磷、次生礦物磷、有機(jī)磷、原生礦物磷和閉蓄磷。文獻(xiàn)解讀|氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響對(duì)于760個(gè)土壤樣品,在參考研究沒有報(bào)告測(cè)量的緯度或經(jīng)度的情況下,大約的緯度和經(jīng)度(對(duì)于80個(gè)樣品)是通過谷歌Earth7.0(免費(fèi)版本)中的位置名稱進(jìn)行地理編碼得到的。在參考研究未報(bào)告MAT(351樣本)、MAP(299樣本)或海拔(427樣本)的情況下,其值來源于WorldClim。植被類型以森林為主(63.7%),其次為草地(18.4%)和灌木(6.4%),其他植被(例如稀樹草原)所占比例相對(duì)較小。

(2)數(shù)據(jù)分析:

在進(jìn)行海拔高度、土壤深度、土壤全有機(jī)碳、全氮、全磷和所有土壤磷素庫的相關(guān)性分析之前,進(jìn)行l(wèi)og10轉(zhuǎn)換以提高正態(tài)性。采用Pearson相關(guān)分析方法,利用spss19.0軟件分析氣候與土壤性狀的二元關(guān)系,采用SigmaPlot12.0繪圖技術(shù)和回歸方法。利用SPSS19.0進(jìn)行偏相關(guān)分析,以確定MAT對(duì)MAP和土壤磷庫相關(guān)性的影響程度,或反之,以探索MAT、MAP和土壤磷庫之間的相互關(guān)系。SEM結(jié)構(gòu)方程模型定量分析了氣候?qū)ν寥浪傩Я子绊懙臐撛谥苯雍烷g接途徑和土壤性質(zhì)的相對(duì)重要性。我們計(jì)算了氣候和土壤性質(zhì)對(duì)土壤磷素庫的標(biāo)準(zhǔn)化總影響,以顯示氣候和土壤性質(zhì)對(duì)土壤磷素形態(tài)和有效性的相對(duì)影響。

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5.結(jié)果
文獻(xiàn)解讀|氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響

(1)二元相關(guān)關(guān)系:

文獻(xiàn)解讀|氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響壤P庫除次生礦物P(即有效磷)外,其余均隨MAT的增加呈線性下降趨勢(shì),土壤次生礦物P與MAT無顯著相關(guān)關(guān)系。

土壤有效磷庫、原生礦物P庫與MAP呈線性下降,有機(jī)P庫、次生P庫和閉蓄P庫均與MAP呈上升關(guān)系。除原生礦物磷(有效磷、有機(jī)磷、次生礦物磷、封閉磷和總磷)外,土壤磷庫均隨砂含量的增加線性降低,隨土壤有機(jī)碳濃度的增加而線性增加。隨著土壤pH的降低,土壤原生礦物磷和總磷呈下降趨勢(shì),有機(jī)磷、次生礦物磷和閉蓄磷呈上升趨勢(shì)。

(2)氣候?qū)ν寥?/strong>P庫的總體影響:

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用MAT和MAP對(duì)所有樣品進(jìn)行SEM分析,可以解釋44%、59%、61%和52%的土壤速效磷、原生礦質(zhì)磷、有機(jī)磷和次生礦質(zhì)磷的變異率。文獻(xiàn)解讀|氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響在土壤磷庫中,土壤有機(jī)磷和原生礦物磷對(duì)土壤有效磷的正向影響最大,其次是次生礦物P,土壤pH對(duì)土壤原生磷有正向影響,對(duì)次生磷有負(fù)向影響。MAT對(duì)土壤中所有磷庫和土壤有機(jī)碳均有負(fù)向影響,但對(duì)土壤砂粒含量有正向影響(圖3b)。MAT對(duì)土壤原生礦物磷有直接的負(fù)向作用,對(duì)土壤次生礦物磷有直接的正向作用。

與MAT相比,MAP通過降低土壤砂粒含量對(duì)所有土壤磷庫和土壤有機(jī)碳均有正向影響(圖3b)。MAP通過降低土壤pH直接或間接地影響土壤原生礦物P(圖3b)。MAP主要通過對(duì)土壤有機(jī)C的影響來正向影響土壤有機(jī)P,并通過土壤pH、有機(jī)C和砂粒含量這3種土壤特性(圖3b)來正向影響土壤次生礦物P(圖3b)。MAP通過降低土壤pH和原生礦磷直接或間接地影響土壤有效磷。

(3)氣候因子對(duì)土壤磷庫相對(duì)于其他生態(tài)系統(tǒng)特性的影響:

文獻(xiàn)解讀|氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響擇氣候、植被、土壤和母質(zhì)因子作為預(yù)測(cè)因子的BRT分析解釋了82%-91%的土壤磷庫變化(表2)。一般來說,氣候因子占土壤磷庫總變化的比例(即MAT和MAP)與土壤類型、母質(zhì)所占比例相當(dāng)。

其中,土壤有機(jī)C占土壤有效磷總解釋變異的比例最大(22.5%),其次是MAT(16.5%)和MAP(16.1%)、母質(zhì)類型(14.6%)、土壤類型(13.3%)、pH(14.6%)和含沙量(3.9%)和植被類型(2.0%)。在預(yù)測(cè)因子中,土壤有機(jī)C對(duì)土壤有機(jī)P的影響最為顯著(53.3%);MAT、土壤類型和土壤pH對(duì)土壤原生礦物P的影響最大(分別為29.7%、25.8和23.8%);土壤pH對(duì)土壤次生礦物P的影響最大(22.6%);土壤類型、pH、有機(jī)碳濃度和砂粒含量對(duì)土壤閉蓄磷的影響最大(總和為69%;表2)

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6.討論
文獻(xiàn)解讀|氣候?qū)﹃懙刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和有效性的影響

研究結(jié)果表明,MAT、MAP和干旱都影響全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的土壤磷循環(huán)和有效性,其影響主要取決于土壤顆粒大小。土壤有機(jī)磷和原生礦物磷是土壤有效磷的主要來源,氣候?qū)ν寥浪傩Я椎挠绊懼饕ㄟ^對(duì)土壤有機(jī)磷和原生礦質(zhì)磷的影響。普遍認(rèn)為炎熱潮濕的熱帶地區(qū)土壤磷有效性低于寒冷的溫帶地區(qū),在全球尺度上,土壤有效磷含量隨MAT和MAP的升高而顯著降低,這與該假說一致。然而,由于MAT和MAP具有典型的空間自相關(guān)性,兩者對(duì)土壤磷素有效性的影響往往沒有很好地分離。以往的研究表明,MAT通過增加土壤風(fēng)化程度和植物對(duì)磷的吸收,對(duì)土壤磷素有效性產(chǎn)生負(fù)面影響。與這些研究一致的是,MAT通過降低土壤原生磷直接或間接地對(duì)土壤有效磷產(chǎn)生負(fù)面影響,但這種直接影響在統(tǒng)計(jì)上并不顯著。MAT通過降低土壤有機(jī)磷和有機(jī)碳含量,增加土壤沙粒含量,對(duì)土壤速效磷也有負(fù)向影響。土壤磷素礦化對(duì)溫度變化的敏感性高于植物磷產(chǎn)量。土壤有效磷通過增加土壤沙粒含量對(duì)土壤有效磷產(chǎn)生負(fù)面影響,這可能是由于土壤有效磷含量高增加了土壤富集細(xì)顆粒的風(fēng)致?lián)p失風(fēng)險(xiǎn)。

氣候?qū)ν寥懒仔螒B(tài)和有效性的影響模式在全球尺度上普遍適用于表土和底土,在干旱和非干旱環(huán)境中也適用,盡管氣候?qū)Ρ硗恋挠绊懼饕笥诘淄?,在干旱環(huán)境中也大于非干旱環(huán)境。預(yù)計(jì)氣候?qū)ν寥佬再|(zhì)的影響在干旱環(huán)境中通常比在非干旱環(huán)境中更大。這是因?yàn)橥寥浪止?yīng)在干旱環(huán)境中比在非干旱環(huán)境中起著更重要的決定生態(tài)系統(tǒng)性質(zhì)的作用,它可以被氣候變化所改變。氣候?qū)ν寥浪傩Я椎挠绊懺诘蜕澈透呱惩寥篱g存在差異。結(jié)果表明,氣候與土壤顆粒大小相互作用,影響土壤磷素有效性。與低沙土壤相比,在經(jīng)歷大量降水時(shí),高沙土壤更容易通過淋濾和徑流失去包括磷在內(nèi)的養(yǎng)分。因此,MAP對(duì)高沙土壤速效磷含量有顯著負(fù)向影響,而對(duì)低沙土壤速效磷含量無顯著影響。持續(xù)的全球降水變化對(duì)高沙土速效磷的負(fù)面影響可能比僅基于降水量的研究結(jié)果更強(qiáng)。與MAP一樣,MAT也與土壤顆粒大小相互作用,從而影響土壤速效磷。首先,溫度的升高可能會(huì)降低高沙質(zhì)土壤的含水量,但對(duì)低沙質(zhì)土壤的含水量影響相對(duì)較小。溫度升高引起的土壤含水量降低可能會(huì)抵消溫度對(duì)植物生長和磷吸收的積極影響。

氣候可能會(huì)影響陸地生態(tài)系統(tǒng)中的若干磷循環(huán)。然而,與植物特征和其他環(huán)境條件(如植被、土壤和母質(zhì)類型)相比,氣候因素在決定土壤磷有效性方面的重要性尚不清楚。結(jié)果表明,在全球尺度上,氣候因子(MAT和MAP)解釋的土壤速效磷變化比例與土壤類型、pH、有機(jī)碳濃度和母質(zhì)類型解釋的土壤速效磷變化比例大致相當(dāng)。

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7.結(jié)論
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綜上,MAT對(duì)土壤磷素有效性的影響主要表現(xiàn)為降低土壤原生磷和有機(jī)磷庫,增加土壤沙粒含量。MAP與土壤磷素有效性也呈負(fù)相關(guān),但這主要是由于MAP與MAT的空間自相關(guān)所致。MAP對(duì)土壤磷有效性的總體影響較小,主要是MAP對(duì)土壤有效磷的直接負(fù)向作用和對(duì)土壤原礦磷的負(fù)向作用與對(duì)土壤有機(jī)磷的正向作用以及對(duì)土壤粒徑的正向作用相互抵消。干旱程度主要由MAP決定,干旱對(duì)土壤速效磷總體影響較小。這些全球模式通常適用于土壤深度或場地干旱指數(shù),也適用于低沙土壤。但高砂土P有效性受MAT和干旱的正向影響,MAP的負(fù)向影響。這些結(jié)果表明,氣候?qū)ν寥懒姿赜行缘挠绊懼饕Q于生物磷素循環(huán)和土壤顆粒大小的響應(yīng)。全球變暖與降水量變化對(duì)土壤磷有效性的影響差異顯著。干旱對(duì)土壤磷素有效性的影響取決于干旱的驅(qū)動(dòng)因素(溫度變化,降水,或兩者兼而有之)。我們的研究結(jié)果對(duì)氣候智能型土壤保持和管理具有重要意義,有助于將土壤磷動(dòng)力學(xué)納入地球系統(tǒng)模型。

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END

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    2024 - 10 - 18
    栢暉文獻(xiàn)解讀原名:Canopy and understory nitrogen additions differently affect soil microbial residual carbon in a temperate forest譯名:林冠和林下氮素添加對(duì)溫帶森林土壤微生物殘?bào)w碳的影響不同期刊:Global Change BiologyIF:10.8發(fā)表日期:2024.7(網(wǎng)絡(luò)首發(fā)2024.7)第一作者:Yuanqi Chen,湖南科技大學(xué)1背景對(duì)森林的研究主要集中在林下加氮對(duì)微生物和微生物殘?bào)w的影響上,但對(duì)自然界氮沉積的主要途徑——植物冠層氮沉積的影響還沒有明確的探討。本文研究了10年N添加量(25和50 kg N ha?1yr?1)和模式(冠層和林下)對(duì)溫帶闊葉林土壤微生物殘?bào)w的影響。2假設(shè)(1)N的添加減輕了微生物對(duì)N的限制,增加了土壤中微生物生物量和微生物殘?bào)w碳;(2)冠層氮的截留減少了直接進(jìn)入土壤的氮量,所以林下N的添加對(duì)微生物殘?bào)w的影響比冠層N的添加更強(qiáng)。3材料與方法(1)本研究在中國河南省雞公山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)大別山國家級(jí)森林生態(tài)系統(tǒng)野外觀測(cè)研究站(北緯31°46′~ 31°52′,東經(jīng)114°01′~ 114°06′)進(jìn)行;(2)共隨機(jī)設(shè)4個(gè)區(qū)組。每個(gè)塊包含5個(gè)處理:CT(對(duì)照,不添加氮素)、CN25 (25 kg N / ha?1yr?1冠層添加氮素,低氮)、CN50 (50 kg N /ha?1yr?1冠層添加氮素,高氮)、UN25 (25 kg N / ha?1yr?1林下添加氮素,低氮)和UN50 (50 kg N / ha?1yr?1林下添加氮素,高氮);(3)施氮方式為NH4NO3溶液,4 ~ 10月每月施氮(每年7次)。為了增加樹冠N,在每個(gè)地塊的中心設(shè)置了一個(gè)35米高的塔,以支持灑水裝置和抽...
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案例名稱: 孵化中心
說明: 栢暉生物科技有限公司項(xiàng)目孵化中心成立于2015.06.01日,研發(fā)領(lǐng)域涉及生物試劑耗材、儀器、新產(chǎn)品開發(fā)及各生物科技服務(wù)類項(xiàng)目等。自成立以來,陸續(xù)吸引了大批專家教授加盟合作,并與全國數(shù)十家高校及知名企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系。中心共有博士及以上學(xué)位骨干人員10人,專門負(fù)責(zé)公司新產(chǎn)品研發(fā)等工作,已成功研發(fā)出無線溫度監(jiān)控器及NO檢測(cè)試劑盒等產(chǎn)品(詳情見成功案例),另有細(xì)胞分選儀等三個(gè)項(xiàng)目正在積極孵化當(dāng)中。
2017 - 05 - 31
案例名稱: 孵化中心流程
說明:
2017 - 07 - 17
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