乌鲁木齐晚报全媒体讯(记者江斌伟)在广袤的新疆荒漠之中,隐藏着诸多生态奥秘等待解锁。近日,中国科学院新疆生态与地理研究所团队取得科研突破——荒漠藓类结皮斑块宛如一把“生态钥匙”,“撬动”土壤磷循环的密码,对土壤磷循环有着显著影响,揭开荒漠生态系统中又一关键谜题。
中国第二大沙漠古尔班通古特沙漠藓类结皮,在稳定沙面、调节水文过程、促进养分循环、植被演替等方面发挥重要生态功能。受访者提供
“藓类结皮是荒漠重要地被,其斑块大小如何影响土壤磷循环此前尚不明确,我们以古尔班通古特沙漠为研究区展开研究有了重要发现。” 该研究所研究员张元明说。
生物土壤结皮是荒漠重要覆盖,在改善地表水文、推动生物地球化学循环中作用关键,是干旱区重要碳库与氮库。藓类结皮作为其演替高级阶段,多呈斑块状,是发挥生态功能的基本单元。斑块大小影响土壤养分,随其增大,结皮及下层土壤碳、氮含量增加,且藓类结皮发育时分泌的有机酸、磷酸酶等,会影响土壤磷循环。
中国第二大沙漠古尔班通古特沙漠藓类结皮,在稳定沙面、调节水文过程、促进养分循环、植被演替等方面发挥重要生态功能。受访者提供
磷是调控陆地生态系统生产力的关键元素,虽荒漠生态系统全磷含量丰富,但可被生物直接利用的有效磷有限,仍是限制生产力的关键因素之一。相比生物土壤结皮碳氮循环研究,磷循环研究常被忽视,相关科学问题有待解答。
为解决这些问题,研究团队在古尔班通古特沙漠采集不同环境梯度、斑块面积的藓类结皮层及下层0厘米至5厘米土壤样品,分析斑块面积、土壤环境因素与土壤磷组分的关系,探寻影响磷组分变化的关键因素。
研究结果表明,藓类结皮斑块中的磷主要以植物难以直接利用的形式存在,占总磷的 79%。随着斑块面积增大,结皮层中的有机磷含量增加。相比下层土壤,结皮层中易被植物吸收的无机磷较少,但更稳定、不易流失的磷含量更高。此外,斑块越大,结皮层与下层土壤之间的磷含量差异也逐渐缩小。这意味着,藓类结皮斑块虽然减少土壤中可直接利用的磷,但有助于积累有机磷,可能在长期生态过程中推动磷的循环利用。
这一成果为理解荒漠生态系统多功能性与稳定性维持机制提供科学依据,也为受损荒漠生态系统修复提供理论参考。相关研究成果以 “斑块大小间接影响了温带荒漠藓类结皮土壤磷组分分布特征” 为题发表于《Catena》。