冰川退缩迹地土壤发育早期微生物对土壤磷形态的影响及关键机制

Clarifying microbial effects on soil phosphorus (P) forms and its key mechanisms is necessary for improving terrestrial environment P biogeochemical cycle theory. In this proposed project, a recent glacial retreat area will be chosen as the study site to study the soil in the early stage of development.The soil with relatively simple soil processes will be studied using a Hedley sequential P fractionation method,nuclear magnetic resonance and high-throughput sequencing to reveal the relationships between soil microorganisms and P forms and to clarify microbial mechanisms in P transformations.The results are useful to improve terrestrial environment P biogeochemical cycle theory, to provide some theoretical guidance for rapid recovery of productivity in geological disaster zone. It is also useful to access to the technology that ecosystems with high productivity are built on a bare land.

阐明微生物对土壤磷形态的影响和关键机制，是完善陆地环境磷生物地球化学循环理论的必需环节。本项目选择贡嘎山海螺沟冰川近期退缩迹地为研究区，针对土壤过程相对简单的早期发育土壤，基于Hedley土壤磷形态提取法、核磁共振、高通量测序等技术手段，结合野外调查研究和室内控制试验，揭示早期土壤微生物与土壤磷形态的关系，阐明微生物对土壤磷形态迁移转化的关键机制。研究成果不仅有助于完善陆地环境磷生物地球化学循环理论，而且还可为地质灾害遗留迹地生产力的快速恢复提供理论指导，有助于裸地上建立高生产力生态系统应用技术的摸索。

摘要：.本项目以贡嘎山冰川退缩迹地上早期土壤为研究对象，基于野外采样观测和室内实验相结合的研究思路，利用Hedley磷形态连续提取技术、高通量测序技术、脂肪酸测定等技术方法，研究了早期土壤中微生物对磷形态转化的作用机制。结果表明研究区早期土壤主要的细菌门有以下10种：Proteobacteria、Chloroflexi、Actinobacteria、Bacteroidetes、Acidobacteria、Planctomycetes、Gemmatimonadetes、Cyanobacteria、Verrucomicrobia、Firmicutes。冗余分析（RDA）表明，在早期土壤微生物种群分布格局与土壤磷形态分布格局有极显著的关联性。磷形态NaHCO3-P、NaOH-P和HCl-P表现出与土壤微生物种群极显著或显著的关联性。其中Bacteroidetes和Chloroflexi表现出与NaOH-P和NaHCO3-P显著的相关性。控制实验结果表明，微生物群的无机磷释放过程和有机磷合成过程受到碳氮比率和碳氮水平的显著控制。碳氮比对微生物磷过程表现出阈值现象。高碳氮水平有利于微生物提高溶磷效率，但不利于有机磷的合成。本项目研究结果为阐释早期土壤磷肥力形成机制提供部分机理解释。本项目的实验成果表明在土壤磷肥力管理中可以通过调节碳氮水平和比率来调节土壤磷形态分布，提高土壤磷的利用效率。