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为探究生态系统水平衡对土壤有机磷（P）转化的影响，研究人员分析两个沙丘序列土壤，发现其组成相似，该成果有助于理解土壤 P 动态。
在神秘的土壤世界里，磷元素的 “旅行” 故事影响着整个生态系统的健康。土壤有机磷（Soil organic phosphorus，SOP）是土壤总磷的重要组成部分，在长期的成土过程中，其浓度和化学组成会发生显著变化。不同的气候条件和植被类型，就像不同的 “导游”，引领着土壤有机磷走向不同的 “旅程”，但目前我们对这一过程的了解还十分有限。
为了深入探索这一科学问题，中国科学院、厦门大学等机构的研究人员，以西南澳大利亚两个超过 200 万年的沿海沙丘序列 —— 沃伦（Warren）和朱里恩湾（Jurien Bay）为研究对象，开展了相关研究。该研究成果发表在《Plant and Soil》杂志上，为我们揭示了土壤有机磷在长期成土过程中的变化奥秘。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是土壤采样与分析，在不同成土阶段采集土壤样本，测定土壤的多种化学性质，包括 pH、总碳、有机碳、氮、磷等元素的含量；其次，利用 31P- 核磁共振（31P-NMR）光谱技术，来确定土壤中磷的化学形态和含量；最后，通过统计分析，对实验数据进行处理，探究各因素之间的关系。
下面来具体看看研究的结果：
- 土壤有机磷沿沙丘序列的变化：随着土壤年龄的增加，朱里恩湾和沃伦沿海沙丘序列中 NaOH-EDTA 提取的磷（NaOH-EDTA-P）浓度均下降，这与土壤总磷、pH 和碳酸盐含量的变化趋势一致。然而，土壤有机磷占总磷的比例却随土壤年龄增加而上升，在沃伦序列的第 6 阶段，这一比例几乎达到总磷的 97%，但在朱里恩湾序列中上升幅度较小，仅达到约总土壤磷的一半。
- 31P-NMR 光谱测定的磷形态：在两个序列中，通过 31P-NMR 光谱检测到的无机和有机磷化合物相似。无机磷化合物包括正磷酸盐（Ortho-P）和焦磷酸盐（Pyro-P）；有机磷化合物包含一些磷酸单酯（Mono-P），在沃伦序列中仅检测到痕量的磷酸二酯（Di-P）。其中，正磷酸盐在 δ = 5.7 ppm 处有明显信号，焦磷酸盐在 δ = -4.7 ppm 处出现信号；磷酸单酯的信号在 2.8 - 5.5 ppm 之间，且最突出的磷酸单酯信号被鉴定为 α- 和 β- 甘油磷酸酯。值得注意的是，在所有土壤中均未检测到肌醇磷酸盐的信号。
- 有机磷组成沿两个序列的变化：两个序列中有机磷化合物的浓度通常随土壤年龄增加而降低，但朱里恩湾序列中，从第 3 阶段到第 5 阶段，正磷酸盐和焦磷酸盐的浓度分别有所增加，随后在第 6 阶段又下降。在朱里恩湾序列的前两个阶段，由于 NaOH-EDTA 提取的磷回收率较低，正磷酸盐和磷酸单酯在总磷中所占比例较小，但它们在提取的磷中占比较大，在第 5 和第 6 阶段，它们仍占可提取磷的约一半。在沃伦序列中，正磷酸盐和磷酸单酯在整个成土过程中始终是重要的组成部分，尽管其浓度急剧下降。焦磷酸盐在两个序列中占土壤总磷池的比例最小，但在沃伦序列的较老阶段（第 5 和第 6 阶段），其比例重要性增加，在朱里恩湾序列中也呈现出类似趋势。
研究结论和讨论部分表明，无论生态系统水平衡是正还是负，在表层（顶部 10 cm）矿质土壤中均未检测到肌醇磷酸盐，这可能是由于当前方法的局限性，特别是在朱里恩湾序列富含碳酸盐的年轻阶段，可能忽略了与钙结合的有机磷物种的存在。沃伦和朱里恩湾序列的土壤有机磷物种组成相似，这说明尽管两个序列的生态系统水平衡存在差异，但有机磷形态的趋同揭示了地中海砂质系统中磷稳定的瓶颈。
该研究成果具有重要意义，为进一步研究土壤磷资源如何通过资源分配来维持生物多样性奠定了基础，有助于我们更好地理解土壤资源变化对植物物种共存和生态系统维持的影响，为保护和管理生态系统提供了科学依据 。
