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研究亮点

成都山地所在成土过程中磷风化速率与机制方面取得进展

时间:2018-06-28   文章编辑:科技与合作处、环境重点实验室   文本大小:【 |  | 】  【打印

  磷(P)是植物生长必需的主要养分元素,对维护生态系统稳定具有不可替代的作用。与碳和氮主要来自大气不同,自然生态系统中P的最终、唯一来源为含P矿物的风化。然而,先前的研究多侧重于研究P生物有效性和形态转化,缺乏对P风化速率的定量研究。成都山地所吴艳宏研究员带领“山地生物地球化学”研究团队利用贡嘎山冰川退缩迹地,定量评估了早期成土过程中原生矿物P的风化速率,揭示了控制P风化速率的关键机制。 

  研究发现,早期成土阶段(0120年),P风化速率随成土年龄快速升高,风化速率的变化可用幂函数拟合(图1)。在成土年龄小于60年的阶段,P风化速率从2.6 mmol m-2 year-1增至8.7 mmol m-2 year-1,在成土年龄60120年以针叶林为主的阶段,P的平均风化速率增至26.0 mmol m-2 year-1。针叶林阶段P的风化速率大于温带和亚热带年龄相近土壤的P风化速率,主要是由于贡嘎山土壤母质具有较多的含P矿物、适宜的水热条件和快速发育的植被。成土年龄在百年至万年的阶段,P风化速率呈幂函数快速降低,可分为三个阶段:小于260年,P风化速率大于10 mmol m-2 year-12602200年,P风化速率介于110 mmol m-2 year-1之间;大于2200年,P风化速率降至1 mmol m-2 year-1以下(图2)。贡嘎山冰川退缩区原生矿物P平均风化速率是全球风化“热点区”的7倍,全球P释放速率的47倍,表明气候变暖已间接加速了高山地区的生物地球化学循环。 

  该研究不仅阐明了原生矿物P风化速率随成土年龄的变化模式,补充了Walker & Syers概念模型对原生矿物P快速降低的描述,而且有助于准确评估陆地生态系统发育过程中磷供给量的动态变化。包含该研究在内,成都山地所“山地生物地球化学”研究团队利用贡嘎山这一“天然实验室”,已对山地生态系统P的风化释放(来源)、形态转化(过程)、植物和微生物的作用(机理)和流失(去向)等方面开展了较为系统的研究。 

  该研究得到了国家自然科学基金(4163075141401253)和成都山地所一三五重点培育方向项目(SDS-135-1702)的资助,研究成果已发表在European Journal of Soil Science上。 

    文章链接:https://www.researchgate.net/publication/323014877_Weathering_of_primary_mineral_phosphate_in_the_early_stages_of_ecosystem_development_in_the_Hailuogou_Glacier_foreland_chronosequence

图1  成土早期(0—120年)P风化速率随成土年龄快速升高

图2  成土年龄100—12000年P风化速率随成土年龄快速降低

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