不同地形条件下短花针茅荒漠草原土壤有机磷矿化速率对放牧强度的响应研究

As an main part of soil phosphorus pool, soil organic phosphorus is an important phosphorus source for plant growth. However, the organic phosphorus can not be utilized directly by plants unless mineralized through microorganism, so the mineralization of soil organic phosphorus plays an important role in the phosphorus cycle and soil P supplying capacity, especially, in the infertile grassland ecosystem. Grazing is one of the most common means of taking advantage of grassland, the mineralization rate of soil organic phosphorus could be quite different under the different grazing intensities. This research is trying to find the effects of grazing intensity on the mineralization of soil organic phosphorus, and the regulation mechanism of topographic conditions on the response of soil organic phosphorus mineralization to long-term grazing disturbance, and finally identify the principal limited factor on the mineralization of soil organic phosphorus in Stipa breviflora desert steppe.

作为土壤磷库的重要组部分，土壤有机磷是植物生长所需磷素的重要来源，但有机磷必须经过微生物的矿化作用才能被植物所吸收利用。因此，土壤有机磷的矿化在较为贫瘠的生态系统磷循环和土壤磷供给能力方面起着至关重要的作用。放牧是目前草地利用最为普遍的形式，不同放牧强度对土壤有机磷矿化的影响不同。本文通过对短花针茅草原不同放牧强度下土壤有机磷矿化速率的测定，从中发现不同放牧强度对土壤有机磷矿化的影响。研究地形条件对土壤有机磷矿化响应放牧干扰的调控机制，并最终确定荒漠草原生态系统土壤有机磷矿化速率变化的决定因子。

在较为干旱贫瘠的荒漠草地生态系统，土壤磷素的供给能力是其上植被生长和光合碳固定的主要限制性因子之一，草地土壤有机磷作为土壤可利用磷素的主要来源，其组成结构以及矿化速率往往在草地生产力形成过程中扮演着极为重要的角色。同时，长期人为放牧干扰和自然地形因素影响可以显著改变草地植被组成以表层土壤的理化性质和微生物活性，并最终改变生态系统的功能（如有机磷矿化速率）。本项目通过对长期放牧样地不同地形条件（坡顶和坡底）土壤有机磷总量及其各组分含量、土壤有机磷各组分矿化速率的测定，量化了荒漠草地生态系统土壤有机磷组成结构随放牧强度和地形改变的变化规律；明确了土壤有机磷矿化速率对放牧强度和地形条件的响应规律和趋势，阐明了不同有机磷组份矿化速率对环境变化的差异性响应，揭示了地形/环境因素对草地土壤有机磷矿化速率对长期大型草食动物放牧响应的调控机制。主要结论如下：.1）放牧会显著改变荒漠草地植被组成和功能群组成：随着放牧强度的增加，灌木半灌木占比减小，而多年生丛生禾草占比显著增加；同时，在降水较为丰富的年份，放牧可有效刺激一、二年生植物的生长和占比。.2）放牧显著影响各土层土壤有机磷组分结构，重度放牧会显著导致各土层活性有机磷占比增加，中活性、稳定有机磷占比降低，促进了稳定有机磷到中活性有机磷再到活性有机磷的转化，显著降低各土层中活性及稳定有机磷的含量，造成更大的土壤磷库流失可能。.3）尽管荒漠草原土壤总有机磷矿化速率较低，甚至会出现反矿化的现象，但有机磷各组份矿化存在明显差异。过度放牧会显著降低荒漠草原的土壤有机磷总矿化速率、活性有机磷矿化速率、中活性有机磷矿化速率以及稳定有机磷矿化速率。而轻度放牧却提高了整个生长季期间有机磷的总矿化速率。说明过度放牧可能对于草地磷素供给能力产生负效应，适度放牧却有利于加快草地生态系统磷循环。.4）综合以上结论，长期放牧环境下，荒漠草原生态系统长期处于磷限制状态，这主要与草原土壤水分和营养供给不足有关。不同有机磷组份矿化速率对环境变化的响应模式存在不同，适度的放牧和良好的地形条件可以有效提高土壤易分解有机磷的矿化速率，改善土壤磷素供给能力。因此，荒漠草地现有土壤有机磷组成以及地形不条件可能在一定程度上决定了放牧草地土壤磷素可利用性和生产潜力。