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增温对南亚热带森林土壤磷形态的影响及其对有效磷的贡献

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植物生态学报 2021年第2期45卷 197-206页

作者：蒋芬黄娟褚国伟程严刘旭军刘菊秀列志旸中国科学院华南植物园植被退化与生态系统管理重点实验室广州510650 中国科学院核心植物园广州510650 中国科学院大学北京100049

磷(P)是森林生态系统生产力的重要限制性元素。土壤磷的有效性取决于磷的存在形态及其转化过程。目前有关增温如何调控磷形态转化过程,从而促进土壤有效磷含量增加的机制尚未明确。该研究以南亚热带森林为研究对象,采用沿海拔高度从300 ... 详细信息

磷(P)是森林生态系统生产力的重要限制性元素。土壤磷的有效性取决于磷的存在形态及其转化过程。目前有关增温如何调控磷形态转化过程,从而促进土壤有效磷含量增加的机制尚未明确。该研究以南亚热带森林为研究对象,采用沿海拔高度从300 m下降至30 m以模拟温度自然上升的方法,采集该林型0–10、10–20、20–40 cm的土壤,并用适用于酸性土壤的连续浸提方法分离不同形态磷,研究增温对土壤不同形态磷含量的影响,探讨土壤不同形态磷与有效磷的关系,识别对土壤有效磷在增温背景下增加有重要贡献的磷组分。结果表明增温使0–10cm的无机钙磷(Ca-Pi)及20–40cm的无机铁磷(Fe-Pi)和总无机磷含量分别显著增加了65.5%、17.9%和18.5%,但对总有机磷及各有机磷组分含量均无显著影响。土壤不同形态磷与有效磷含量的相关分析表明,有效磷与无机态的不同形态磷及有机铝磷、有机铁磷含量均显著正相关,其中与Fe-Pi含量的相关性最强。通过土壤不同形态磷与有效磷含量的通径分析进一步发现,无机铝磷、Fe-Pi是土壤磷转化过程中的重要中间过渡性磷组分,且Fe-Pi是促进有效磷含量增加最重要的直接贡献磷组分。结合前期研究结果,增温可能增大了凋落物磷对土壤磷的输入,还可能强化了土壤的吸附和沉淀过程,使得更多进入到土壤的溶解态磷转化为Ca-Pi、Fe-Pi等缓效磷源,其中Fe-Pi可能成为南亚热带森林在气候变暖背景下最重要的有效磷来源。

关键词：增温磷形态有效磷吸附-解吸附过程溶解-沉淀过程通径分析

生物炭施用下亚热带红壤铁还原及磷形态转化关系研究

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林业科学研究 2023年第5期36卷 149-159页

作者：高倩倩杨孜奕潘芳莹黄彩凤周垂帆福建农林大学林学院福建福州350002 人工林可持续经营福建省高校工程研究中心福建福州350002 南京林业大学林草学院水土保持学院江苏南京210037

[目的]研究降雨丰沛,土壤水分长期饱和条件下生物炭对杉木人工林土壤铁还原的影响,分析土壤铁还原菌、解磷菌群落结构变化规律,最终明确生物炭对土壤铁还原的影响及与磷形态转化的关系。[方法]以杉木人工林红壤为供试土壤,收集林下杉木... 详细信息

[目的]研究降雨丰沛,土壤水分长期饱和条件下生物炭对杉木人工林土壤铁还原的影响,分析土壤铁还原菌、解磷菌群落结构变化规律,最终明确生物炭对土壤铁还原的影响及与磷形态转化的关系。[方法]以杉木人工林红壤为供试土壤,收集林下杉木叶烧制成300℃和500℃生物炭,以0、1%、3%占比添加生物炭进行40 d的室内培养。测定土壤基本化学养分,采用修正后的Hedley方法测定土壤中不同磷素形态含量,利用高通量测序技术分析土壤解磷菌与铁还原菌群落结构。[结果]淹水处理后土壤活性磷含量增多,并且随生物炭添加量的增加而增加,其中水溶态有机磷和碳酸氢钠态无机磷占比较大;残渣态磷含量随生物炭添加量的增加而减少。淹水处理组的铁还原菌基因拷贝数高于非淹水处理组,且同一水分条件下随生物炭烧制温度的增加而增加,淹水处理组的亚铁离子含量远高于非淹水处理,且随生物炭添加量的增加而降低,淹水处理组的土壤化学性质例如pH、全碳、全磷含量高于非淹水处理组,且随生物炭添加量的增加而上升。在淹水处理中土壤解磷菌群落丰富度随烧制温度的升高而增加,并且解磷菌群落结构和多样性增强。[结论]厌氧条件促进Fe(Ⅲ)还原,生物炭的添加改变了土壤化学性质,影响土壤解磷菌群落结构和多样性、铁还原菌的生长微环境,在微生物与Fe(Ⅲ)还原的双重作用下,促进残渣态磷与氢氧化钠态磷向水溶态磷和碳酸氢钠态有机磷转化,增强了土壤磷素有效性。因此,在南方降雨充沛地区,杉木人工林施加生物炭能够改善土壤养分状况,为杉木生长提供足够磷素。

关键词：生物炭杉木林磷形态土壤氧化还原解磷菌铁还原菌

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三峡库区澎溪河流域不同高程消落带土壤磷形态特征

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重庆大学学报（自然科学版） 2018年第12期41卷 20-29页

作者：方博王超王翀周小明方芳郭劲松李哲重庆大学城市建设与环境工程学院重庆400045 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆401122

研究了三峡库区澎溪河流域落干期不同高程消落带土壤不同磷形态分布特征,并分析了各形态磷与土壤理化性质之间的相关性。结果表明,澎溪河流域消落带土壤TP含量均值为599.00mg/kg,消落带土壤TP、IP含量均沿高程逐渐下降。消落带土壤活性... 详细信息

研究了三峡库区澎溪河流域落干期不同高程消落带土壤不同磷形态分布特征,并分析了各形态磷与土壤理化性质之间的相关性。结果表明,澎溪河流域消落带土壤TP含量均值为599.00mg/kg,消落带土壤TP、IP含量均沿高程逐渐下降。消落带土壤活性磷(Ac-P)含量明显低于180m的岸边土壤,155,145m消落带土壤Ac-P含量低于165m消落带土壤,与140m沉积物中Ac-P含量相近,表明频繁的干湿交替会加剧消落带Ac-P的流失。消落带土壤TP、IP和Ca-P均与pH值表现出显著的负相关关系,表明pH对土壤磷形态的含量有着重要影响;OM与Or-P表现出极显著的正相关性,表明有机质的输入在一定程度上会影响Or-P的含量。

关键词：三峡库区消落带高程磷形态

外源氮输入对闽江河口芦苇湿地土壤磷形态赋存特征的影响

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生态学报 2023年第14期43卷 5902-5915页

作者：宋振阳孙志高师自香贺攀霏胡星云夏星辰李亚瑾武慧慧福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007

河口湿地是响应全球气候变化和人类活动最为敏感的生态系统之一,是外源氮的一个重要“汇”,其对于生源元素循环过程可产生深刻的影响。在当前闽江河口区氮负荷增强背景下,探讨外源氮输入对湿地土壤磷形态赋存及其关键转化过程具有重要... 详细信息

河口湿地是响应全球气候变化和人类活动最为敏感的生态系统之一,是外源氮的一个重要“汇”,其对于生源元素循环过程可产生深刻的影响。在当前闽江河口区氮负荷增强背景下,探讨外源氮输入对湿地土壤磷形态赋存及其关键转化过程具有重要意义。为此,选择闽江河口鳝鱼滩的芦苇湿地为研究对象,基于野外原位氮输入模拟试验,研究了不同氮输入水平(N_(Nt),对照处理;N_(Lt),低氮处理;N_(Mt),中氮处理;N_(Ht),高氮处理)对湿地土壤磷形态赋存特征的影响。结果表明,外源氮输入不但增加了湿地土壤的TP含量,而且改变了其土层分布特征。除N_(Mt)与N_(Nt)处理下的TP含量相当外,N_(Lt)和N_(Ht)处理下的全磷(TP)含量相比N_(Nt)处理分别增加了3.5%和4.4%。氮输入整体上增加了湿地土壤的活性磷和闭蓄态磷含量,但降低了中等活性磷含量。相比N_(Nt)处理,N_(Mt)和N_(Ht)处理下的活性磷含量分别增加了6.5%和12.6%,而N_(Lt)、N_(Mt)和N_(Ht)处理下的闭蓄态磷含量分别增加了3.3%、3.9%和7.0%。中等活性磷在N_(Mt)处理下的降幅尤为明显,其值相比N_(Nt)处理降低了6.7%。不同氮处理下湿地土壤以闭蓄态磷占比最高(51.8%—54.1%),中等活性磷次之(38.1%—41.2%),活性磷最低(7.0%—7.9%)。不同氮处理下的各形态磷占比以HCl⁃Pi、Residual⁃P、NaOH⁃Po和NaOH⁃Pi较高,Sonic⁃Po和NaHCO3⁃Pi次之,而NaHCO3⁃Po、Resin⁃P和Sonic⁃Pi较低。研究发现,氮输入主要通过改变土壤养分及酸碱状况来进一步影响土壤中各形态磷的赋存。其中,N_(Mt)和N_(Ht)处理下活性磷含量的增加主要与Resin⁃P和NaHCO3⁃Po有关,N_(Lt)、N_(Mt)和N_(Ht)处理下闭蓄态磷含量的增加主要与Residual⁃P有关,而N_(Mt)处理下中等活性磷的显著降低主要与NaOH⁃Pi和Sonic⁃Po有关。

关键词：氮输入磷形态湿地土壤芦苇湿地闽江河口

洋河水库流域土壤与库区沉积物中磷形态特征研究

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中国环境科学 2010年第11期30卷 1529-1536页

作者：张丽媛王圣瑞储昭升杨苏文金相灿包亮张福林倪兆奎内蒙古农业大学生态环境学院内蒙古呼和浩特010019 中国环境科学研究院湖泊创新基地国家环境保护湖泊污染控制重点实验室北京100012

应用SMT法研究了洋河水库流域土壤、河道及库区沉积物中总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)等5种形态,分析了不同区域各形态磷的分布特征.结果表明,洋河水库流域土壤、沉积物中TP、总氮(TN)和有机质(OM)... 详细信息

应用SMT法研究了洋河水库流域土壤、河道及库区沉积物中总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)等5种形态,分析了不同区域各形态磷的分布特征.结果表明,洋河水库流域土壤、沉积物中TP、总氮(TN)和有机质(OM)的均值含量总体变化趋势为河道>库区>土壤,其中TP含量变化不大,这说明营养盐不仅通过土壤径流、河道迁移进入库区,而且库区沉积物的释放作用同样明显.库区柱状沉积物有明显的"表层富积"现象,随着沉积物深度的增加,TP、TN和OM含量逐渐减少,在0～16cm下降趋势明显,16cm以下基本保持不变,说明库区沉积物主要以表层污染为主.土壤、沉积物中的磷以IP为主,大约占TP的46%～79%之间,且研究区各磷形态中以Ca-P为主,大约占TP的22%～68%,这与库区地质—地球化学特征有关.土壤中TP的增加主要来自于Ca-P,与该地区土壤的地质背景有关,河道沉积物中TP的增加主要来自于Fe/Al-P,即河道受到人类活动污染的影响较大,而库区TP的增加主要来自于OP,说明洋河水库的富营养化与流域的工业、生活污染以及农业面源污染有关.

关键词：土壤沉积物磷形态分布特征洋河水库

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秦淮河干流沉积物磷形态沿程分布特征

环境科学学报 2015年第5期35卷 1366-1373页

作者：尹爱经吴鹏豹周慧平高超南京大学地理与海洋科学学院南京210046 环境保护部南京环境科学研究所南京210042

应用化学连续提取法,分析了秦淮河干流14个表层沉积物样品的磷形态沿程变化特征及其影响因素.结果发现,秦淮河干流由上游至南京市区段,随城市化程度的提高,河流沉积物总磷和各种形态磷沿程增加的趋势十分明显.Ca-P和Fe-P平均含量分别占T... 详细信息

应用化学连续提取法,分析了秦淮河干流14个表层沉积物样品的磷形态沿程变化特征及其影响因素.结果发现,秦淮河干流由上游至南京市区段,随城市化程度的提高,河流沉积物总磷和各种形态磷沿程增加的趋势十分明显.Ca-P和Fe-P平均含量分别占TP的26.8%和25.7%,是主要的磷形态.易吸附态磷(L-P)在TP中的比例最低,但在城区由于TP的高度富集,其含量均超过15 mg·kg-1.沉积物中的总磷含量在城区河段显著增加,但只有很少部分转化为稳定形态的磷,人口密集区生活污水等各种来源排放的磷仍然深刻影响着城市河流的水环境质量.随城市化程度的提高,秦淮河中下游沉积物样品中钙富集的趋势明显,与之相对应的是沉积物Ca-P含量均超过200 mg·kg-1,相关分析和通径分析结果表明,二者之间存在成因上的联系.钙的富集提高了沉积物的固磷能力,将上覆水体中的磷转化为钙结合态磷.城区河流沉积物中钙含量的升高,对于河流生态系统磷的迁移转化有重要影响.

关键词：秦淮河沉积物磷形态钙

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长江河口水库沉积物磷形态、吸附和释放特性

环境科学 2015年第2期36卷 448-456页

作者：金晓丹吴昊陈志明宋红军何义亮广西壮族自治区环境保护科学研究院南宁530022 上海交通大学环境科学与工程学院上海200240

为了对长江河口青草沙水库沉积物磷形态分布、磷吸附特性和磷释放特性进行分析,2011年4月~2012年1月对沉积物进行实地调查分析.磷形态分析结果表明沉积物总磷含量范围为535.07~910.9 mg·kg-1,以无机磷为主,有机磷含量相对较低.无机磷... 详细信息

为了对长江河口青草沙水库沉积物磷形态分布、磷吸附特性和磷释放特性进行分析,2011年4月~2012年1月对沉积物进行实地调查分析.磷形态分析结果表明沉积物总磷含量范围为535.07~910.9 mg·kg-1,以无机磷为主,有机磷含量相对较低.无机磷主要以钙结合态的磷存在,钙结合态磷占总磷的75.57%.磷吸附特性结果表明沉积物磷的等温吸附特征符合修正的Langmuir模型,沉积物磷的最大吸附量为9.78~39.84 mg·kg-1,沉积物-水界面平衡浓度EPC0(equilibrium phosphorus concentration)范围为0.024~0.12 mg·L-1,均高于上覆水体中相应的磷含量,因此,沉积物有向上覆水体释放磷的趋势.磷的释放特性结果表明沉积物最大释放量为11.03 mg·kg-1,在6 h左右达到最大值.沉积物磷释放量来自沉积物的铁/锰结合态的磷、钙结合态磷和有机磷,其中,铁/锰结合态磷和沉积物释放量呈相关性(P磷含量.

关键词：长江水库沉积物磷形态吸附释放

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短期磷耗竭对褐土磷形态及细菌群落的影响

农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1312-1325页

作者：马秀国杨华薇左强马良王胜涛颜芳张蕾陈竹陈延华贵州大学农学院贵阳550025 北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100097 北京市耕地建设保护中心北京100074 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

磷肥是作物高产的一个重要保障,然而过量施磷及其低利用率,易造成土壤中磷的累积,加剧磷矿耗竭和水体富营养化风险。因此研究土壤中累积磷素的耗竭特征,能为提高土壤累积磷的高效利用和降低环境风险提供理论依据。本研究以玉米为试验作... 详细信息

磷肥是作物高产的一个重要保障,然而过量施磷及其低利用率,易造成土壤中磷的累积,加剧磷矿耗竭和水体富营养化风险。因此研究土壤中累积磷素的耗竭特征,能为提高土壤累积磷的高效利用和降低环境风险提供理论依据。本研究以玉米为试验作物,以初始有效磷含量分别为17.23 mg·kg^(-1)(T1)、40.2 mg·kg^(-1)(T2)、108.62 mg·kg^(-1)(T3)和181.33 mg·kg^(-1)(T4)的褐土为供试土壤,通过盆栽试验,以连续种植5茬玉米的方式耗竭土壤中的累积磷,分析磷耗竭过程中土壤有效磷、磷形态(改进的Hedley法测定)、土壤理化性质和细菌群落结构的变化。结果表明,褐土磷耗竭过程中,有效磷含量总体呈下降趋势,而且初始含量越高,降幅越大。对于活性磷组分,T1处理显著升高,T2、T3和T4处理显著降低;中等活性磷含量降低,在耗竭中呈现先降低后升高的趋势,主要受稀盐酸提取态磷(***-Pi)和氢氧化钠提取态有机磷(NaOH-Po)的影响;稳定性磷含量升高,其中主要为浓盐酸提取态无机磷(***-Pi)和残渣态磷(Residual-P)含量升高。土壤有效磷和有机质与磷形态显著相关。磷耗竭过程影响了细菌群落结构和组成,T4处理最为明显。在门分类水平上,T4处理蓝细菌门(Cyanobacteria)等相对丰度在耗竭过程中显著下降;芽单胞菌门(Gemmatimonadota)等相对丰度在耗竭过程中显著上升;在属分类水平上,类诺卡氏菌属(Nocardioides)、norank_f_AKYG1722和节杆菌属(Arthrobacter)等相对丰度在耗竭过程中显著下降;norank_f_67-14和沙壤土杆菌(Ramlibacte)等相对丰度在耗竭过程中显著上升。属分类水平上相对丰度前40的多个细菌属与有效磷、活性磷、有机质显著相关。类诺卡氏菌属和节杆菌属等可能会促进中等活性磷转化为有效磷和活性磷;微枝形杆菌属和斯克尔曼氏菌属等则可能利用土壤中的稳定性磷。褐土磷耗竭会降低土壤有效磷含量,显著消耗土壤活性磷中的无机磷NaHCO3-Pi和中等活性磷中的有机磷NaOH-Po,增加土壤中稳定性磷的含量。土壤磷耗竭过程中,门分类水平上的放线菌门、厚壁菌门等菌门和属分类水平上的类诺卡氏菌属、微枝形杆菌属、和斯克尔曼氏菌属等菌属与有效磷间相互影响。本研究为褐土磷耗竭过程中磷形态转化及微生物调控提供了理论依据,为土壤累积磷的利用提供支撑。

关键词：褐土磷耗竭有效磷磷形态土壤性质细菌群落

厦门石兜-坂头水库悬浮颗粒物中磷形态的分布特征及其与叶绿素a的相关性

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生态学杂志 2010年第10期29卷 1979-1984页

作者：李姗姗郭沛涌童敏李林蔚王进铭华侨大学化工学院环境科学与工程系福建厦门361021

研究了厦门市石兜-坂头水库中悬浮颗粒物磷形态的分布特征,并分析了各形态磷与水体中叶绿素a的相关性。研究表明,2个库区悬浮颗粒物中的磷主要存在形态为无机磷,占总磷的比例分别为77.9%～87.5%和81.2%～88.1%。从各形态的含量来看,2库... 详细信息

研究了厦门市石兜-坂头水库中悬浮颗粒物磷形态的分布特征,并分析了各形态磷与水体中叶绿素a的相关性。研究表明,2个库区悬浮颗粒物中的磷主要存在形态为无机磷,占总磷的比例分别为77.9%～87.5%和81.2%～88.1%。从各形态的含量来看,2库区均为Fe/Al-P>Ca-P>OP,其中Fe/Al-P浓度分布整体呈现从近岸边至库心处逐渐降低的趋势,Ca-P受空间变化影响最小。石兜-坂头水库悬浮颗粒物中各形态的磷之间均呈极显著相关性,水体中蓝藻、绿藻中叶绿素a的含量与悬浮颗粒物中的Fe/Al-P、Ca-P、IP浓度均呈正相关,与OP浓度则呈负相关。

关键词：悬浮颗粒物磷形态分布特征叶绿素a 相关性石兜-坂头水库