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)育過程中，磷通常被封存在植被殘體或以穩(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)勢植被下的差異主要集中在無機(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)行驗證，與該泥炭柱芯的孢粉和植物殘體記錄相關(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、植物殘體記錄
相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊Journal of Environmental Management上，本研究由東北地理所李蘊(yùn)慧博士，王國平研究員等在科技部重點(diǎn)研發(fā)專項（No.2016YFA0602301），國家自然科學(xué)基金（No.42171103,42101108,41911530188）等項目共同資助下完成。
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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