高寒湿地退化过程中土壤磷形态及其有效性演变特征

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oikikukka
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研究高寒湿地退化过程中土壤磷形态和相关循环酶的变化特征及其对磷素有效性的影响,可为高寒湿地生态恢复过程中维持磷的有序循环提供理论支撑。本文以若尔盖高寒沼泽湿地(Relatively pristine marsh,RPM)和由沼泽退化而成的沼泽化草甸、草甸、退化草甸,即轻度退化沼泽((Lightly degraded marsh,LDM)、中度退化沼泽(Moderately degraded marsh,MDM)、重度退化沼泽(Heavily degraded marsh,HDM)为对象,通过研究沼泽湿地退化过程中土壤磷形态、相关磷循环酶活性的变化特征,综合运用冗余分析、多元逐步回归、通径分析法探讨土壤磷形态及相关循环酶与有效磷(AP)、磷素活化系数(PAC)间的耦合关系,从而阐明高寒湿地退化过程中土壤磷形态协同酶对磷素有效性的影响。主要研究结果如下:(1)高寒湿地土壤全磷积累量在轻度、中度退化时显著增加,在重度退化时无显著变化。不同退化程度湿地土壤全磷含量差异主要在0-30 cm土层,LDM、MDM土壤全磷分别较RPM显著增加31.60-38.50%、32.85-44.22%,HDM土壤全磷虽较LDM、MDM分别显著降低16.07-19.75%、23.41-24.85%,但与RPM无显著差异。(2)湿地土壤无机磷以钙磷(Ca-P)为主,有机磷以中活性有机磷、中稳性有机磷为主,湿地退化促进了无效的Ca10-P的分解释放和相对有效的Ca2-P、Ca8-P、Al-P的增加。与RPM相比,退化湿地土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P含量分别增加10.69-42.04%、5.02-41.40%、12.37-48.51%,Ca10-P含量降低15.32-27.80%。湿地退化还导致土壤有机磷各组分含量发生不同程度增加。相较于RPM,退化湿地土壤活性有机磷(L-Po)、中活性有机磷(ML-Po)、中稳性有机磷(MR-Po)、高稳性有机磷(HR-Po)含量分别增加23.10-93.56%、39.62-155.98%、70.80-133.35%、18.94-98.65%。从有机磷组分占比来看,MR-Po比例在湿地轻、中度退化条件下升高4.13-7.82%,ML-Po比例降低6.00-8.03%;HR-Po比例在中度退化条件下升高3.35%;但在湿地重度退化条件下,MR-Po、HR-Po比例分别较RPM降低1.63%、10.07%,ML-Po比例较RPM升高14.54%。(3)高寒湿地土壤磷-31核磁共振检出化合物以磷酸单酯和正磷酸盐为主,湿地退化改变了土壤磷化合物组成。焦磷酸盐和磷酸二酯含量随湿地退化加剧而降低。相较于RPM,LDM、MDM土壤正磷酸盐含量分别增加32.63%、54.41%,HDM土壤正磷酸盐含量降低30.70%。磷酸单酯含量在LDM中相对RPM降低11.36%,在MDM、HDM中较RPM分别增加19.08%、20.30%,其中HDM单核苷酸、葡萄糖磷酸酯等活性单酯磷总量较RPM增加120.10%。(4)土壤磷素有效性在湿地轻、中度退化时增加,在重度退化时降低。退化湿地土壤有效磷含量、磷素活化系数与RPM的差异主要在40 cm深度内,相较于RPM,0-30cm土壤有效磷含量在LDM与MDM中分别增加26.08-63.98%、8.85-81.61%,在HDM中无显著变化;0-40 cm土壤磷素活化系数在LDM与MDM中较RPM分别增加5.05-23.64%、7.11-38.89%,在HDM中较RPM降低9.78-21.99%。(5)土壤磷酸单酯酶活性在轻、中度退化湿地中增加,在重度退化湿地中降低,而磷酸二酯酶、植酸酶活性随湿地退化的加剧逐渐降低。相比于RPM,土壤磷酸单酯酶活性在LDM、MDM中分别增加13.95%、8.89%,在HDM中显著降低49.76%。退化湿地土壤磷酸二酯酶、植酸酶活性较RPM分别降低7.02-51.72%、47.21-70.52%。(6)随着湿地退化程度的加剧,显著影响磷素有效性的磷形态种类增加。RPM中,土壤磷素有效性受Ca2-P的影响,而Ca2-P还会受磷酸单酯酶、磷酸二酯酶的调控;LDM中,土壤磷素有效性受高活性的Ca2-P、L-Po的影响;MDM中,土壤磷素有效性同时受到高活性的Ca2-P、L-Po,以及中等活性的ML-Po、Fe-P、Al-P的影响;HDM中,除高活性的Ca2-P、MBP外,高稳定性磷组分Oc-P、HR-Po、Ca10-P也是影响土壤磷素有效性的显著因子。
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