東北地理所在大興安嶺泥炭地磷形態(tài)及其古植被重建潛力方面取得進(jìn)展
磷是陸地系統(tǒng)中重要的生產(chǎn)力限制養(yǎng)分，無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷形態(tài)分布是土壤主要化學(xué)特性之一，與植被類型和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)。在泥炭地發(fā)育過(guò)程中，磷通常被封存在植被殘?bào)w或以穩(wěn)定的化學(xué)形態(tài)逐漸累積在泥炭中。但是，磷累積速度不是恒定的，不同發(fā)育或演替歷史會(huì)導(dǎo)致磷不同形態(tài)的分布和積累差異。已有研究發(fā)現(xiàn)，磷形態(tài)受植被群落、微生物、土壤條件和氣候條件的綜合影響，在早期、中期和后期等不同演替階段表現(xiàn)出不同的含量和百分比特征。磷形態(tài)在沉積記錄方面的應(yīng)用多集中在分析和記錄湖泊或河流沉積物中人類活動(dòng)信息和上游磷源信息，但應(yīng)用在泥炭地中作為環(huán)境指標(biāo)的相關(guān)研究極其缺乏。
為了探究磷形態(tài)記錄泥炭地植被演替歷史的能力，中科院東北地理所濕地演化與生態(tài)功能學(xué)科組的科研人員在大興安嶺北部選取4種優(yōu)勢(shì)物種（蘚類、草本、灌叢和喬木）下的表土，并鉆取泥炭柱芯。探究表土中不同優(yōu)勢(shì)物種下磷形態(tài)的分布規(guī)律，篩選合適磷形態(tài)作為指標(biāo)，同時(shí)應(yīng)用到泥炭柱芯每1厘米磷形態(tài)的分布反演出植被演替歷史。研究發(fā)現(xiàn)，雖然泥炭地中磷形態(tài)以有機(jī)磷為主，但磷在不同優(yōu)勢(shì)植被下的差異主要集中在無(wú)機(jī)磷形態(tài)和較為穩(wěn)定的有機(jī)磷形態(tài)上，其中喬木下土壤無(wú)機(jī)磷顯著高于其它植被，而蘚類植被有利于土壤有機(jī)磷（尤其穩(wěn)定有機(jī)磷）的賦存。
研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)表土蘚類、草本和灌叢土壤磷形態(tài)的分布與不同深度柱芯中磷形態(tài)的分布存在密切關(guān)系，初步確定了柱芯中磷累積源為喬木以外的三種植被。通過(guò)判別分析最終選擇了4種磷形態(tài)（NaHCO3-Pi, NaON-Pi, conc.HCl-Po和Pi）對(duì)泥炭柱芯植被演替歷史重建。重建結(jié)果應(yīng)用微體古生物記錄進(jìn)行驗(yàn)證，與該泥炭柱芯的孢粉和植物殘?bào)w記錄相關(guān)性較高。
圖1 不同植被群落下表土磷形態(tài)百分含量
圖2 磷形態(tài)重建蘚類、草本和灌叢演替歷史以及孢粉、植物殘?bào)w記錄
相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際期刊Journal of Environmental Management上，本研究由東北地理所李蘊(yùn)慧博士，王國(guó)平研究員等在科技部重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)（No.2016YFA0602301），國(guó)家自然科學(xué)基金（No.42171103,42101108,41911530188）等項(xiàng)目共同資助下完成。
論文信息：
Yunhui Li, Chuanyu Gao, Hanxiang Liu, Dongxue Han, Jinxin Cong, Xiao Li, Guoping Wang*. Distribution of phosphorus forms in surface soils of typical peatlands in northern Great Khingan Mountains and its potential to reconstruct paleo-vegetations. Journal of Environmental Management, 2022, 302,114033. http://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.114033
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