陸地生態(tài)系統普遍存在磷限制,而大氣二氧化碳濃度和氮沉降增加將加劇碳氮磷化學(xué)計量比失衡和磷限制。因此,理解土壤磷有效性及其驅動(dòng)因素有助于預測環(huán)境變化下生態(tài)系統結構和功能的響應。根際是植物與土壤之間進(jìn)行碳和養分交換的關(guān)鍵界面,根系通過(guò)在根際分泌和釋放質(zhì)子、有機酸、胞外酶以及促進(jìn)微生物生物量磷周轉等途徑調控磷的有效性,也使得根際磷動(dòng)態(tài)相比非根際更加復雜和難以預測,因此亟需開(kāi)展系統研究以揭示根際有效磷的關(guān)鍵驅動(dòng)因素。海拔梯度是研究環(huán)境變化背景下生態(tài)過(guò)程演化規律的天然試驗平臺,有助于探究磷的生物有效性對于長(cháng)期環(huán)境變化的響應。
基于此,中國科學(xué)院成都生物研究所森林生態(tài)過(guò)程與調控項目組尹華軍研究團隊,以四川臥龍岷江冷杉林(Abies faxoniana)為研究對象,探討了不同海拔梯度下根際土壤有效磷的變化規律,并結合對溫度、土壤生物和非生物性質(zhì)的分析,進(jìn)一步揭示了根際有效磷的潛在驅動(dòng)因素。研究結果顯示:Ⅰ)在海拔3060米以下時(shí),根際有效磷含量隨海拔升高而降低,但在海拔3200米處,根際有效磷含量卻上升(圖1)。Ⅱ)結構方程模型表明,溫度和土壤性質(zhì)(如pH和有機碳含量)通過(guò)無(wú)定形鐵/鋁氧化物和微生物生物量磷調控根際有效磷含量,其中無(wú)定形鐵/鋁氧化物和微生物生物量磷分別對根際有效磷產(chǎn)生負向和正向影響(圖2)。以上結果表明,微生物生物量磷周轉是促進(jìn)根際磷有效性的關(guān)鍵過(guò)程,也可能是維持高海拔樹(shù)線(xiàn)磷養分充分供給的重要機制。
上述研究結果于2024年5月22日以“Close linkage between available and microbial biomass phosphorus in the rhizosphere of alpine coniferous forests along an altitudinal gradient”為題,在線(xiàn)發(fā)表于國際期刊《Rhizosphere》上。成都生物研究所碩士研究生李敏和已畢業(yè)的碩士研究生何茜為論文的共同第一作者,通訊作者為成都生物研究所王吉鵬青年副研究員和西藏農牧學(xué)院張新軍副教授。本研究得到了西藏自治區科技計劃項目、國家自然科學(xué)基金、中國教育部西藏高原森林生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗室(西藏農牧學(xué)院)開(kāi)放研究基金和四川省自然科學(xué)基金的聯(lián)合資助。
圖1根際磷組分沿海拔的變化規律
圖2 根際有效磷與潛在驅動(dòng)因素的關(guān)系