不同树种组成对土壤酸性磷酸酶的影响文献综述

 2022-03-24 22:29:34

不同树种组成对土壤酸性磷酸酶的影响

前言: 在生物体中,磷是重要的组成部分,是生物循环中必不可少的化学元素之一。森林土壤中大约有60%~90%的磷是以有机态形式存在的,仅有一小部分的无机磷是可供植物直接吸收利用的。随着研究的深入,磷素循环在控制陆地的生态系统的生态过程中起着越来越重要的作用,但磷很容易被土壤大量吸附或固定,导致土壤中可溶性磷含量很低,常被认为是林地中的限制性养分,因而有效磷的利用是生态系统中的关键。不同植被类型对养分的吸收和归还模式存在差异,影响磷的输入和输出,进而导致磷平衡的改变和磷形态的变化,影响森林生态系统中土壤磷循环。不同形态的磷素的有效性也存在差异,各形态间的磷素转化受植被、气候、土壤类型、土壤微生物和人类活动的影响,还取决于不同的森林经营措施。相关研究发现,与纯林相比,林下套种或混交林能改善土壤磷养分的状况,不同林分对其影响也不同。

摘要:近20年来,磷循环越来越受重视。一方面,在一些发达国家集约化经营的农牧生态系统中,由于磷肥的大量施用和畜牧业污染,土壤中磷累积过量,磷流失量剧增导致水体磷的富集化;另一方面,在许多自然、半自然生态系统中,由于土壤中磷的可利用率低,加上19世纪中叶以来,氮沉降不断增加,土壤中碳磷比、氮磷比失调,土壤性质发生改变,磷素有效性不足以平衡氮素有效性,使得磷成为许多陆地生态系统的限制性因子。据估计,我国2\3的土壤缺磷,作为不可再生资源,到2050年,世界上廉价的磷资源将会耗竭。因此必须加强对陆地生态系统磷循环过程及其影响因素的理解以实现资源的可持续利用。因此对于土壤微生物,从而影响土壤酶活性的研究就显得十分重要。

正文:

土壤磷的循环磷是一切生物体的重要组成成分,以多样的形式参与有机体的生命代谢过程,是植物必需的大量营养元素之一。土壤磷循环包括地球化学循环和生物循环。原生矿物风化为有效磷被植物吸收利用,细菌、真菌和高等植物吸收利用磷组成自身生物量,参与生物循环,而分解和矿化重新将磷以无机形态释放到土壤溶液中。森林生态系统土壤磷循环森林土壤磷循环受到许多因素的影响。地形、植被覆盖状况、物候、土壤发育阶段、微生物动态、降雨等均会影响生态系统整体的磷输入和输出,而植物自身的的遗传特性和土壤内的生物化学过程则会影响磷在植被-土壤间的迁移和转化。有研究表明,保护性耕作可明显改善土壤供磷特性。昭良等研究表明,种植燕麦可提高土壤中酶的活性,改善冬季闲田土壤供磷状况。土壤磷的转化土壤磷的转化过程实际上是溶解与沉淀、吸附与解吸的过程。土壤磷生物转化过程是在微生物参与下的有机磷的矿化、固持及无机磷的溶解过程。

土壤磷的转化土壤磷的转化过程实际上是溶解与沉淀、吸附与解吸的过程。土壤磷生物转化过程是在微生物参与下的有机磷的矿化、固持及无机磷的溶解过程。David等研究发现,温带森林中的微生物生物量磷是土壤有效磷库的重要来源之一,占森林表层土壤总磷的2%~11%,微生物生物量磷通过矿化可以增加易被植物吸收利用的磷。王琼等研究不同施肥处理的黑土,发现长期施肥可显著增加有机质和土壤中磷素累积,降低土壤对磷的吸附能力,增加土壤对磷的解吸,提高土壤磷的有效性,但同时显著提高了土壤磷吸附饱和度,易引起磷素流失的风险。曹宏杰等对五大连池典型植被研究,发现酶活性总体表现为:针阔混交林gt;矮曲林gt;灌丛gt;苔藓gt;草本,主要原因可能是营养物质周转和微生物同化能力的差异。2.1.2 土壤磷存在形态全磷指的是土壤全磷量即磷的总贮量,根据磷在土壤中的存储形态,分为无机磷和有机磷两大类。对多数耕地而言,土壤无机磷是主要部分,占全磷的比例约60%~80%,而有机磷的比例较小,一般在10%~50%。由于土壤类型的差异,无机磷、有机磷的比例相差很大。王海龙等[研究不同施磷水平下对土壤无机磷的影响,发现磷耗竭状态下,植物利用的无机磷来源于缓效磷源Ca8-P、Al-P、Fe-P、无效磷源Ca10-P、速效磷源Ca2-P。无机磷盈余状态下,过量无机磷主要转化为Ca8-P 、Al/Fe-P、O-P和Ca2-P。土壤中有机磷的含量因不同质地的土壤而产生很大的差异,主要因为土壤母质的不同,例如在我国,有机磷含量在肥沃的黑土中可达全磷量的60%~70%,而在贫瘠的红壤中只占10%以下。土壤有机磷种类复杂多样,包括磷脂、植酸、核酸和磷蛋白等。孙大帅等发现,影响土壤有机磷含量的生物因素主要是植物和土壤微生物。在以磷为限制因子的草地上,从植物残余物中释放出来的磷会迅速进入土壤有机磷中,然后被植物重新吸收利用。

不同植被类型下土壤磷组分存在显著差异。Hou等对亚热带成熟林进行研究,发现阔叶林的所有土壤磷组分含量均高于针叶林和针阔混交林,主要原因是阔叶林中有机碳的积累会增加表层土壤磷的有效性。曾晓敏等研究发现,相比常绿阔叶林和针叶林,针阔混交林的易分解态磷和微生物生物量磷含量最低,可能是受微生物生物量周转的影响,这表明针阔混交林的磷供应能力较小。而Huang等研究表明,与针叶林和针阔混交林相比,常绿阔叶林受磷限制更为严重,主要是磷酸酶活性较低导致。目前,不同植被类型对于土壤磷组分含量的变化仍存在争议。张鼎华等研究发现,杉木和马尾松混交林的土壤有效磷含量高于纯林。混交后,杉木根系活化O-P能力提高,导致混交林土壤中有效磷含量的增加。根际土壤有效磷大于非根际土壤,并改善了林木生长状况,表明根系对磷具有活化作用。南方酸性土壤中,磷的有效性随pH值的增加而增加,主要是pH值增加导致了磷酸铁和铝盐溶解度的增加。杨小燕等研究报道,针叶林能够显著地提高土壤磷的有效性,主要是因为大量凋落物归还到土壤中。陈永亮等发现,胡桃楸、落叶松纯林及其混交林根际土壤有效磷大于非根际土壤,胡桃楸与落叶松混交后,借助落叶松根系的穿插作用使混交林中胡桃楸根际土有效磷含量较其纯林高出45.2%。

结论:

于不同森林经营模式对土壤磷素淋失的研究是当前国内外研究的重点,但很少研究不同树种对于土壤酸性磷酸酶在生态系统中的影响。李东坡等研究指出土壤酶相互制约、相互促进,共同参与土壤生化反应及合成有机化合物的水解与转化,土壤酶活性与不同林分组成也存息息相关。而土壤微生物也为区域生态系统的恢复机理提供理论依据,不仅要考虑植被类型、土壤理化因子及微生物群落之间的相互关系,还要考虑季节性变化对于微生物的影响,从而导致土壤酶活性的变化。

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