土地利用類型和水熱條件影響喀斯特地區(qū)土壤無機磷和生物有效磷組分的特征

中圖分類號：Q948 文獻標識碼：A 文章編號：1000-3142（2025）06-1006-13

Characteristics of soil inorganic phosphorus and bioavailable phosphorus fractions in karst regions， influenced by land use types and hydrothermal conditions

YANG Qian'， ZHANG Wei24， LIANG Yueming3，WANG Kelin2，4 HU Peilei ^2，4 ， PAN Fujing'

（1.Guangiyboofdofooelootollfotaldg UniversityfToouli0angi，in；situteofubroicalictureedefcienc 41015，Cha；3.arstDcsLboratorynistryfturalesocs，situteofKarsteoloneseAcdeflcl Sciences，Guili540Guangxi，China；4.HuajiangAgricultureEcosystemObserationandResearchtationfGuagi，uagi KeyLaboratoryofKarstEcological Processesand Services，HuanjiangObservationandResearch StationforKarst Ecosystems， Chinese Academy of Sciences，Huanjiang 5471Oo，Guangxi，China）

Abstract：Inordertogainanunderstandingofthecharacteristicsofsoilinorganicphosphorusandbioavailable phosphorus fractionsafectedbylandusetypesand hydrothermalconditions in karstregions，thecharacteristicsof soil inorganic phosphorusand bioavailable phosphorus fractionsin karstregionswere analyzedand comparedacross croplands，artificial forests，and natural forests inlow hydrothermal regions（Nanchuan District in Chongqing，Dushan andSuiyang counties in Guizhou）and high hydrothermal regions （Huanjiang County，Mashan County/Wuming District， andLongzhou Countyin Guangxi）.Oneway analysis of variance，two-factor analysis of variance，and correlation analysiswereused to explore the different characteristicsandtherelationshipbetwen soil inorganic phosphorus fractions and bioavailable phosphorus fractions underthe influence of land use typesand hydrothermal conditions.Redundancy analysiswasused toexplorethe key inorganicphosphorus fractions influencing soil bioavailablephosphorus fractions.Theresults wereas follows：（1）Soil inorganicphosphorus fractions were significantlyaffected byland use types.The contents of dicalcium phosphate（ Ca₂ -P），octacalcium phosphate（ Δta₈ -P），phosphorus adsorbed on the Al oxides surfaces（Al-P），phosphorus adsorbed ontheFe oxidessurfaces（Fe-P），occluded phosphorus（O-P）and decalcium phosphate （ Ca₁₀ -P） in the soils of croplands were found to be higher than those in the soils of artificial forests and natural forests.Furthermore，the contents of Ca ¹8 -P，F(xiàn)e-Pand O-Pexhibitedthe order ofcroplands gt; artificial forests gt; natural forests，whereas the contents of Ca ₂ -P and phosphorus extracted by hydrochloric acid（HCl-P） demonstrated the order of croplands gt; natural forests gt; artificial forests.（2）In high hydrothermal regions， Ca₁₀ -Pand O-Pcontents of natural forests soils were significantlyhigher than in low hydrothermal regions，and phosphorus extracted by enzymes（Enzyme-P）contentsof plantationandartificial forestssoils were higher thaninlowhydrothermal regions.（3）Soil inorganic phosphorus fractions Ca₂ -P， Ca₈ -P，Al-P，F(xiàn)e-P and Ca₁₀ -P contents were significantly and positively correlated with bioavailable phosphorus fractions CaCl₂ -P and HCl-P contents. Redundancy analysis showed that Ca₂ -P was the key fraction afecting the bioavailable phosphorus fractions.The results indicate that landuse types andhydrothermal conditionsare key factors influencing the characteristics of soil inorganicphosphorus fractions and bioavailable phosphorus fractions.Increasing the contentsof inorganic phosphorus fractions hasa positive ffecton bioavailablephosphorus fractions.Therefore，consideration shouldbe giventothe potential effectsoffuture climate changeon the fractionsand availabilityof phosphorus insoil，thereby promoting the restorationof karstecosystems.

Keywords：karst ecosystem，land usetypes，hydrothermal conditions，inorganicphosphorusfractions， bioavailablephosphorus

磷是植物生長必不可少的營養(yǎng)元素（朱永官等，2014）。土壤中磷素的供給狀況直接影響著植物的生長發(fā)育。土壤磷主要來源于礦物巖石的風化釋放和大氣輸入，隨著土壤磷素不斷風化消耗，而逐漸成為植物生長的限制性養(yǎng)分（Newman，1995）。自然狀態(tài)下土壤中的磷素極易被土壤礦物、氧化鐵鋁、土壤黏粒等吸附固定，產(chǎn)生不利于植物吸收的非活性磷，因此全球陸地生態(tài)系統(tǒng)普遍存在磷限制（Vitouseketal.，2010）。土壤中的磷只有轉化成可溶性的無機磷才能被植物吸收利用（Hedleyetal.，1982），因此，土壤磷形態(tài)的分布特征在很大程度上決定了磷的生物有效性（Hinojosa et al.，2012；Zhang et al.，2020）。

不同土壤磷形態(tài)分布特征受到多種因素的影響，土壤磷形態(tài)的分布特征受控于土壤水分（Sunetal.，2020）、溫度（Houetal.，2018）、養(yǎng)分含量（Fanetal.，2018）及土壤母質（肖華翠等，2021）等非生物因素和植物（Dongetal.，2024）、土壤動物（Weietal.，2024）、微生物等生物因素（Yangetal.，2023）的共同作用。氣候可能是陸地磷循環(huán)和有效性的重要預測因子（Houetal.，2018）。溫度和降水量的變化引起的土壤溫度和土壤水分的波動，通過影響土壤 ΔpH 、土壤養(yǎng)分含量、含水量等非生物因素和土壤微生物、植被種類等生物因素作用于土壤內部磷組分的轉化（Zhanget al.，2020； Mariotte et al.，2020； Siddique et al.，2023）。例如，Wang等（2022）研究發(fā)現(xiàn)溫度升高可能會導致耕地酸性磷酸酶活性和微生物生物量磷含量下降。Hou等（2018）認為降水可以通過驅動植物磷吸收對土壤磷有效性產(chǎn)生負面影響；另外，降水增加會降低吸附能力相對更高的富磷細顆粒土的損失。在當前氣候變暖的背景下，確定水熱變化對土壤磷組分的影響，有利于為解除土壤磷限制提供理論依據(jù)。

中國西南喀斯特生態(tài)系統(tǒng)是全球最大的脆弱喀斯特區(qū)，面積約54萬 km² （Jiang et al.，2014）。喀斯特地區(qū)土壤通常蓄水性較差、富含鈣鎂且pH偏高，土壤中的磷主要以穩(wěn)定的鈣結合態(tài)磷酸鹽存在，磷限制十分嚴重（Chenetal.，2018）。長時期人類干擾活動的影響，導致土壤養(yǎng)分大量流失，原本脆弱的喀斯特生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴重破壞（王克林等，2019）。圍繞喀斯特地區(qū)石漠化治理與生態(tài)恢復，實施了一系列生態(tài)保護與生態(tài)建設工程，如退耕還林還草等（王克林等，2016）。土壤磷素是喀斯特地區(qū)植被生長和生態(tài)恢復工程可持續(xù)的關鍵限制因素之一（龐世龍等，2016）。Pan等（2024）研究發(fā)現(xiàn)植被恢復增加了凋落物和土壤養(yǎng)分，促進了土壤磷的有效利用。陳健等（2021）研究發(fā)現(xiàn)，相比于人工種植和人工種植后再自然更新的恢復模式，自然更新提高土壤生物有效磷的能力更強。土地利用類型的改變會影響土壤結構與特質（Lietal.，2019）及微生物群落組成等（Silesetal.，2022），從而改變土壤磷素的形態(tài)及分布（Fuetal.，2020）。然而，在磷養(yǎng)分限制較為嚴重的喀斯特地區(qū)（潘復靜等，2020），不同土地利用類型和水熱條件對土壤磷組分特征的影響尚不清楚。因此，迫切需要研究以明晰土地利用類型與水熱條件對土壤磷組分及其有效性的影響。

本研究根據(jù)中國西南亞熱帶地區(qū)的水熱條件差異選擇重慶南川區(qū)，貴州獨山縣和綏陽縣，環(huán)江縣、馬山縣/武鳴區(qū)和龍州縣作為研究區(qū)域。在研究區(qū)域內典型喀斯特地區(qū)分別選取耕地、人工林和天然林為研究對象，通過測定土壤中無機磷組分與生物有效磷組分，分析兩者之間的關系，探討以下問題：（1）土地利用類型對土壤無機磷和生物有效磷組分的影響；（2）水熱條件對土壤無機磷和生物有效磷組分的影響；（3）土壤無機磷中影響生物有效磷的關鍵組分是什么?；谝陨涎芯?，以期揭示不同土地利用類型土壤中各類磷形態(tài)的有效性特征及其對水熱條件的響應規(guī)律，為全球變暖氣候背景下喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)恢復可持續(xù)性與管理提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)域與方法

1.1研究區(qū)域

研究區(qū)位于中國西南部的重慶市、貴州省和壯族自治區(qū)（ 106^°95^′-108^°60^′ E， 22^°42^′-29^°11^′ N），具有典型的亞熱帶季風氣候。在20世紀90年代之前，由于過度耕作，該地區(qū)很大部分生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了嚴重退化。為了保護和恢復生態(tài)環(huán)境，我國于1999年啟動了“退耕還林”計劃（GFGP）（Liamp;Liu，2022）。自2002年以來，西南喀斯特地區(qū)作為中國GFGP計劃的重要部分，主要通過管理（人工林）或自然植被恢復等方式開展生態(tài)恢復工作。研究區(qū)年平均溫度（mean annual temperature，MAT）為12.6～21.7°C ，年平均降水量（meanannualprecipitation，MAP）為 1 165～1 612mm 。按照MAT和MAP，將研究區(qū)劃分為低水熱地區(qū)（ ，MAPlt;1300mm ）和高水熱地區(qū)（ MATgt;16^°C ， MAPgt; 1 300mm ）。MAT和MAP數(shù)據(jù)從中國國家氣象信息中心（http：//data.cma.cn/）獲取。

2020年8一10月期間進行了實地調查和土壤取樣。采樣地點位于低水熱地區(qū)的重慶南川區(qū)、貴州綏陽縣、獨山縣和高水熱地區(qū)的環(huán)江縣、馬山縣/武鳴區(qū)和龍州縣（圖1），每個樣區(qū)分別選取3種土地利用類型布設研究樣地，均在研究區(qū)內典型的喀斯特地形進行采樣，包括耕地樣地（對照）、人工林樣地（人工恢復）天然林樣地（自然恢復）（表1）。采用以下標準選擇樣地：（1）土壤類型均為碳酸鹽巖發(fā)育的鈣質石灰土；（2）每種土地利用類型的坡向和坡度相似，坡度通常為 15^°～ 20^° ，朝南或東南；（3）不同水熱梯度下同種土地利用類型的持續(xù)（恢復）時間相同。每個地點每一種土地利用類型選擇5個 30m×30m 的典型樣方，共采集了90個土壤樣品。每個樣方采用S型取樣法，將土壤樣品采集到 10cm 的深度（去除凋落物后）（蔡鑫淋等，2020），并在收集后混合在一起。去除可見的巖石和根系之后過20目篩。將一部分新鮮土壤樣品在 4‰ 冰箱中保存，用于土壤生物有效磷組分測定，將土壤的其余部分風干后過100目篩，用于土壤無機磷組分的測定。

1.2土壤無機磷組分測定

按照顧益初和蔣柏藩（1990）描述的方法對土壤無機磷各組分含量進行測定。具體方法如下：稱取 1.00g 過100目篩的風干土樣放入 100mL 離心管中，加人 50mL 0.25mol?L^-1NaHCO₃ 溶液（ pH= 7.5）。樣品振蕩 后，離心提取上清液，使用紫外可見分光光度計，在波長 700nm 下，采用鉬銻抗比色法測定磷酸二鈣（ Ca₂?P ）含量。將經(jīng) NaHCO₃ 溶液浸提過的剩余土壤用 95% 酒精洗滌2次，然后加人 50mL0.5mol?L^-1NH₄Ac 溶液 （ pH=4.2AA， 并混合，靜置 ，振蕩 ¹h ，離心后比色測定磷酸八鈣（ Ca₈?P. 。將經(jīng) NH₄Ac 溶液浸提過的剩余土壤用飽和 NaCl 溶液洗滌2次，加入 0.5mol?L^-1NH₄F 溶液50mL ，振蕩 ¹h ，離心后比色測定鋁結合態(tài)磷（Al-P）。繼續(xù)將經(jīng) NH₄F 溶液浸提過的剩余土壤用飽和NaCl溶液洗滌2次，加入 0.1mol?L^-1NaOH-Na₂CO₃ 溶液（ pH=8.2）50mL ，振蕩 ^2h ，靜置 16h ，振蕩 ^2h 離心后測定鐵結合態(tài)磷（Fe-P）。將經(jīng) NaOH-Na₂CO₃溶液浸提過的剩余土壤用飽和NaCI溶液洗滌2次，加入 0.3mol?L^-1"檸檬酸鈉溶液 40mL 和1.00g Na₂S₂O₄"80^°C 加熱 15min ，離心后取上清液，用強酸消化測定閉蓄態(tài)磷（O-P）。最后在剩余土壤中加入 50mL0.5mol?L^-1H₂SO₄"溶液，振蕩"¹h ，離心后采用比色法測定磷酸十鈣（ Ca₁₀-P ）。

表1研究區(qū)樣地基本信息

1.3土壤生物有效磷測定

土壤生物有效磷的提取參照DeLuca等（2015）的BBP方法。具體步驟如下：準確稱取4份 1.0000g 過20目篩后的新鮮土壤置于離心管中，然后分別加人 20mL 提取劑 （0.01mol?L^-1 CaCl₂ 溶液、 0.01mol?L^-1 Citrate 溶液、0.02 EU·mL^-1 酶（磷酸酶和植酸酶）溶液 .1mol?L^-1 HCl溶液，將樣品在 25°C 恒溫振蕩箱振蕩 ^3h 后，以4000r?min^-1 離心 5min 。將上清液收集，采用孔雀綠-磷鉬雜多酸分光光度法（朱靖蓉等，2017）分別測定氯化鈣磷（ CaCl₂?P ，用于表征能直接被根際攔截或擴散的可溶性磷）、檸檬酸磷（Citrate-P，用于表征易被有機酸活化釋放的磷）、酶提取磷（Enzyme-P，用于表征易被磷酸酶和植酸酶礦化的有機磷）及鹽酸磷（HCl-P，模擬能被氫質子活化的最大潛力磷庫）（蔡觀，2017）。

1.4數(shù)據(jù)處理和分析方法

用Excel2019和SPSS28軟件對測定的原始數(shù)據(jù)進行處理，各項指標在分析前進行正態(tài)分布檢驗，采用單因素方差分析法（one-wayANOVA）和最小顯著差異法（leastsignificantdifference，LSD），分析不同水熱條件下耕地、人工林和天然林3種土地利用類型土壤無機磷組分和生物有效性磷組分含量的差異。用Origin2023軟件對以上分析結果進行繪圖。利用皮爾遜（Pearson）相關分析法對土壤各類無機磷組分與土壤生物有效磷組分之間進行相關性分析，利用雙因素方差分析方法（SPSS28軟件），分析土地利用類型、水熱條件及其交互作用對土壤無機磷組分及生物有效磷組分的影響。運用Canoco5.0軟件進行冗余分析（redundancyanalysis，RDA），以找出影響土壤生物有效磷組分的關鍵因子。

2 結果與分析

2.1不同土地利用類型和水熱條件下土壤的無機磷組分含量特征

由圖2可知，喀斯特地區(qū)不同土地利用類型下土壤不同無機磷組分含量具有明顯差異（ Plt; 0.05）。無論是在低水熱地區(qū)還是高水熱地區(qū)，Ca₈ -P、Fe-P和O-P的含量依次表現(xiàn)為耕地 gt; 人工林 gt; 天然林（圖2：B、D、E）， Ca₂ -P含量則是耕地gt;耕地Cropland 人工林Artificial forest 天然林Natural forest A B C Aa AI Aa Aa 108 Ba 15 Ba Ba 60 Ba 64 Ba 士 105 4020 A Ca C Ca BaBa BaBa 2 0 0 0 低水熱 高水熱 低水熱 高水熱 低水熱 高水熱 Lowhydrothermal High hydrothermal LowhydrothermalHighhydrothermal Lowhydrothermal High hydrothermal 門 Aa Aa Aa ABa Aa Aa Aa

茶 1

拾 150 蓄 Bb 1 30 Aa Ab Ba 閉 100 + 100 Ba Bb B 50 510 Bb 50 0 0 低水熱 高水熱 低水熱 高水熱 低水熱 高水熱 Lowhydrothermal High hydrothermal Lowhydrothermal High hydrothermal Lowhydrothermal High hydrothermal

不同大寫字母代表相同水熱條件下不同土地利用類型之間存在顯著差異；不同小寫字母代表不同水熱條件下相同土地利用類型之間存在顯著差異 （Plt;0.05） 。下同。Thecapitalletesidicatesigfcantdiferencseteediferentlandusetysunderthesaehdrothalonio；lowecaseleindicate significant differences between thesame land use type under diffrent hydrothermal conditions （ Plt;0.05 ）.Thesamebelow.

天然林 gt; 人工林（圖2：A），Al-P含量表現(xiàn)為耕地顯著高于人工林和天然林土壤（ Plt;0.05 （圖2：C）。在低水熱地區(qū)，耕地Al-P含量顯著高于高水熱地區(qū)（ Plt;0.05） ，天然林土壤O-P和 Ca₁₀ -P的含量則顯著低于高水熱地區(qū)（ Plt;0.05， 。由表2可知，Ca₂?P?Ca₈?P 和Fe-P的含量受土地利用類型單因素影響（ Plt;0.01 ）。Al-P和 Ca₁₀-P 的含量受土地利用類型和水熱條件單因素影響及兩者交互影響（ 。O-P含量受土地利用類型和水熱條件2個單因素影響（ Plt;0.01? 。

2.2不同土地利用類型和水熱條件下土壤的生物有效磷含量特征

在耕地土壤中HCI-P含量顯著高于人工林和天然林（ Plt;0.05 （圖3：D）。天然林土壤中Citrate-P含量高于人工林土壤（ Plt;0.05 ）（圖3：C）。在低水熱地區(qū)，Enzyme-P含量由高到低依次為耕地 gt; 人工林 gt; 天然林，而在高水熱地區(qū)則相反，高水熱地區(qū)人工林和天然林土壤中Enzyme-P含量均顯著高于低水熱地區(qū)（ Plt;0.05 （圖3：B）。由表3可知，Citrate-P含量受到土地利用類型單獨影響和土地利用類型和水熱條件兩者的交互影響（ Plt;0.01 ），Enzyme-P含量受到水熱條件單因素影響（ Plt;0.01 ）及其和土地利用類型的交互影響（ Plt;0.05， ），HCl-P含量僅受土地利用類型影響（ Plt;0.01） °

2.3土壤中各無機磷組分和生物有效磷組分的關系

由表4可知，土壤 Ca₂ -P、 Ca₈ -P、Al-P、Fe-P和Ca₁₀-P 的含量與 CaCl₂ -P和HCl-P的含量呈顯著正相關（ Plt;0.05 或 P/lt;0.01 ），Al-P、O-P和 Ca₁₀-P 的含量與Enzyme-P含量呈顯著正相關（ Plt;0.05 或 Plt;0.01 ）。HCl-P含量與 CaCl₂ -P和Citrate-P的含量呈顯著正相關（ Plt;0.05 或 Plt;0.01 ）。 Ca₂ -P含量與 Ca₈?P 、Al-P、Fe-P和 Ca₁₀-P 的含量之間呈顯著正相關（ Plt;0.01 。

以土壤生物有效磷組分為響應變量，以無機磷組分為解釋變量進行冗余（RDA）分析，結果表明，第一軸解釋了變量的 21.45% ，第二軸解釋了變量的 6.27% 。生物有效磷組分主要受 Ca₂ -P（單獨解釋量為 17.9% F=15.7，P=0.002 的影響（圖4）。

3討論

3.1土地利用類型對土壤無機磷和生物有效磷組分的影響

土壤各形態(tài)無機磷含量受土地利用類型顯著影響。研究區(qū)耕地土壤中各類無機磷組分（ Ca₂ 1P、 Ca₈ -P、Al-P、Fe-P、O-P和 Ca₁₀-P ）含量均高于人工林和天然林，可能是由于農(nóng)民在種植玉米過程中施用磷肥。張春龍等（2022）研究表明，施肥可以增加土壤中各類形態(tài)無機磷含量。施入土壤中的無機磷肥會轉化為各種形態(tài)的無機磷，在一定條件下土壤中的無機磷也會發(fā)生相互轉化（許琛等，2022）。從無機磷形態(tài)來看，一般認為 Ca₂ -P是最重要的有效磷源（查慶南等，2022）， Ca₈?P 、Fe-P、Al-P為緩效磷源， Ca₁₀-P 和O-P為潛在磷源（沈仁芳和蔣柏藩，1992）?？λ固氐貐^(qū)具有較高的鈣含量，土壤中的磷極易被碳酸鈣吸附從而轉化為難以被植物吸收利用的 Ca₁₀ -P（蔡鑫淋等，2020）。作為難利用磷源的O-P盡管含量較高，但很難被轉化為其他形態(tài)的無機磷被植物吸收利用。這可能是由于O-P被氧化鐵（ Fe₂O₃ ）膠膜包被，具有極強的抗腐蝕性，因此在一般耕作條件下，O-P很難再轉化釋放（李運陽等，2019）。研究區(qū)土壤中作為有效磷源的 Ca₂ -P含量較低，而難以被植物直接利用的 Ca₁₀ -P和O-P含量則較高，這表明在喀斯特地區(qū)，植物仍面臨磷素缺乏的問題（陳夢軍等，2019）。本研究中， Ca₂?P 含量在天然林土壤中高于人工林土壤。這可能是因為天然林植被物種較為豐富，凋落物較多，凋落物磷含量較高（Liangetal.，2020）。調落物分解帶來的更高磷養(yǎng)分輸人增加了天然林土壤的有效磷源含量（Wuetal.，2020）。這說明相比于人工林，天然林土壤更有利于其他形態(tài)的磷素轉化為有效磷。

Citrate-P和HCl-P含量受土地利用類型顯著影響。天然林土壤中Citrate-P含量顯著高于人工林土壤。Citrate-P是指通過檸檬酸提取的無機磷形態(tài)，該形態(tài)無機磷易被植物根系或微生物分泌的有機酸活化釋放（蔡觀等，2017），檸檬酸能夠有效從土壤中提取以中等有效性存在的礦物結合態(tài)（包括吸附態(tài)和沉淀態(tài)磷）。這一過程可模擬植物根系和微生物通過分泌有機酸和質子酸化土壤環(huán)境，進而通過交換和還原作用活化或轉化非活性磷（Wangetal.，2023）。陳健等（2021）研究表明，植被類型豐富的森林類型比單一種植的純林更加有利于土壤生物有效磷的生成積累。天然林通常具有更高的生物多樣性和更豐富的植被覆蓋，根系相對發(fā)達，并且土壤微生物活動更為強烈（Pengetal.，2012；王藝雄等，2022）。因此，相對于人工林，天然林植物根系和微生物可能產(chǎn)生更多的有機酸，Citrate-P積累量更高。相比于人工林和天然林，耕地土壤中較高的HCl-P含量可能是由于耕作時肥料的投人添加所致。陳利軍等（2020）研究同樣發(fā)現(xiàn)長期施用有機物料可以顯著提高土壤中HCl-P含量。

表4土壤中各無機磷組分與生物有效磷組分間相關性分析

3.2水熱條件對土壤無機磷組分和生物有效磷組分的影響

在本研究中，高水熱地區(qū)天然林土壤 Ca₁₀ -P和O-P含量顯著高于低水熱地區(qū)。造成這種現(xiàn)象的原因可能是：（1）高水熱地區(qū)較高的MAT和MAP有助于加速土壤中的風化過程。與低水熱地區(qū)土壤相比，高水熱地區(qū)氣候更加溫暖潮濕，王壤往往風化程度更高（Gongetal.，2021），這促進了風化作用導致的磷釋放（Arenberg＆Arai，2019）。風化導致巖石和礦物質的分解和破碎，尤其是磷酸鹽礦物的溶解，促進溶解態(tài)磷的釋放（Horton，2015）。這些溶解態(tài)磷可以被土壤顆粒表面吸附，進而轉化為難溶態(tài)磷酸鹽。此外，在溫暖和濕潤的環(huán)境中，植物生長季節(jié)較長，植被覆蓋較為茂盛（Renetal.，2023）。生物的新陳代謝和尸體分解過程產(chǎn)生的大量有機酸，具有較強的腐蝕能力，化學風化和生物風化作用都十分強烈（王永壯等，2018），這促進了鈣結合態(tài)磷和閉蓄態(tài)磷的形成。（2）高水熱地區(qū)較高的溫度有利于土壤礦化過程的進行。Hou等（2018）報道土壤有機磷對溫度變化敏感，MAT對土壤有機磷含量有負向影響。Dixon等（2016）的研究表明，MAT通過增加土壤風化作用對土壤磷有效性產(chǎn)生負面影響，高溫下有利于磷礦化，促進土壤中的有機磷轉化為無機磷。生成的無機磷（如磷酸根離子）有可能與土壤中的鋁、鐵、鈣等元素結合，形成磷酸鹽。尤其在喀斯特地區(qū)土壤鈣含量高，促進了 Ca₁₀-P 的形成。而 Ca₁₀ -P和O-P具有相對穩(wěn)定的結構，通常在土壤中被認為是一種較為固定的磷儲備形式。高水熱地區(qū)土壤中更高的 Ca₁₀ -P和O-P說明高溫和高濕促進了土壤中難溶態(tài)無機磷酸鹽的形成。

在高水熱地區(qū)，人工林和天然林土壤Enzyme-P顯著高于低水熱地區(qū)。Enzyme-P是土壤中不能Ca₂?P 磷酸二鈣； Ca₈?P 磷酸八鈣；AI-P.鋁結合態(tài)磷；Fe-P.鐵結合態(tài)磷；O-P.閉蓄態(tài)磷； Ca₁₀ -P.磷酸十鈣;CaCl₂ -P.氯化鈣磷；Citrate-P.檸檬酸磷；Enzyme-P.酶提取磷；HCI-P.鹽酸磷。Ca₂?P Dicalcium phosphate； Ca_s-P ：Octacalcium phosphate;Al-P.Phosphorus adsorbed on the Al oxides surfaces；Fe-P.Phosphorusadsorbed on the Fe oxides surfaces；O-P.Occludedphosphorus; Ca₁₀ -P.Decalciumphosphate; CaCl₂ -P.Phosphorusextractedbycalcium chloride；Citrate-P.Phosphorusextractedbycitric acid；Enzyme-P.Phosphorus extracted by enzymes;HCl-P.Phosphorus extracted by hydrochloric acid.

供植物直接吸收利用的有機磷形態(tài)（陳迎港等，2023），需要在微生物、動物和植物等產(chǎn)生的磷酸酶或植酸酶的催化作用下礦化為無機磷形態(tài)，才能被植物吸收利用（鄭威，2023）。Enzyme-P含量在不同水熱條件下形成的差異可能是由于高水熱地區(qū)較高的溫度促進了土壤礦物質分解，溫度升高促進土壤礦物質分解、有機質礦化和銨態(tài)氮硝化作用。有機質分解產(chǎn)生大量有機酸，這些有機酸能夠與土壤礦物結合，占據(jù)土壤中部分磷的吸附位點，從而降低土壤礦物對土壤磷的固定，促進土壤磷的轉化，提高其生物有效性（Braschietal.，2003）。因此，適宜的升溫作用有利于土壤中酶促反應的進行，固定態(tài)磷釋放和向生物有效磷轉化（甘國渝等，2022）。

3.3土壤無機磷組分和生物有效磷組分的相關性

本研究中， CaCl₂ -P 和 HCl-P的含量與 Ca₂?P 、Ca₈ -P、Al-P、Fe-P和 Ca₁₀ -P的含量呈正相關關系。Sanchez-Alcala等（2015）研究表明，土壤中 CaCl₂ P含量與植物的磷吸收量有顯著的正相關關系，通常作為衡量土壤磷有效性的指標。由此可見，無機磷組分中的 Ca₂ -P、 Ca₈ -P、Al-P、Fe-P和 Ca₁₀ -P含量可能是影響土壤磷有效性的主要組分。HCl-P表示可通過植物和微生物分泌的氫質子可溶解的潛在磷庫，其生物可利用性相對較低（Wangetal.，2023）。在研究區(qū)土壤中，HCl-P含量普遍較高，這可能是因為在喀斯特地區(qū)土壤具有較高的鈣含量和 ΔpH （舒世燕等，2010），導致有效磷與土壤礦物緊密結合形成較為穩(wěn)定的HCl-P（Tianetal.，2022）。 Ca₂ -P、 Ca₈ -P、Al-P、Fe-P和 Ca₁₀-P 這些磷形態(tài)通常被認為是結合態(tài)磷，與土壤顆?；虻V物結合較緊密，需要經(jīng)過一定的化學和生物過程才能被轉化為更容易被植物吸收的形態(tài)（Abolfazli etal.，2012）。HCl-P含量與 Ca₂-P，Ca₈ 1P、Al-P、Fe-P和 Ca₁₀-P 的含量之間呈正相關，這表明無機磷 Ca₂ -P、 Ca₈ -P、Al-P、Fe-P和 Ca₁₀-P 組分可能是影響HCl-P形成和轉化的關鍵因素。

冗余分析表明，生物有效磷組分主要受 Ca₂ -P的影響。各無機磷組分中 Ca₂-P 是有效磷和CaCl₂ -P的主要來源（焦亞鵬等，2020）。Mehmood等（2014）研究表明， Ca₂?P 的生物有效性高于其他形態(tài)的無機磷組分，并且植物吸收磷含量與 Ca₂?P 呈顯著正相關。張倩等（2011）研究發(fā)現(xiàn)陜北黃土高原農(nóng)田土壤中， Ca₂?P 是速效磷的主要磷源。王宇瑩等（2023）對灌耕草甸土壤無機磷形態(tài)的研究發(fā)現(xiàn) Ca₂ -P、 Ca₈ -P、Al-P和O-P與有效磷呈顯著正相關（ Plt;0.05） ，其貢獻順序為 Ca₂-Pgt;Ca₈ -Pgt;Al- ?Pgt;0 P。本研究同樣發(fā)現(xiàn)作為衡量磷有效性的 CaCl₂ -P與 Ca₂?P 的正相關性高于其他無機磷組分。因此，Ca₂ -P是影響生物有效磷的關鍵無機磷組分。

4結論

（1）耕地土壤中各無機磷組分含量均高于人工林和天然林王壤，施肥是造成耕地土壤無機磷含量較高的主要原因；天然林 Ca₂?P 含量高于人工林，表明自然恢復有利于提高喀斯特地區(qū)土壤中有效態(tài)磷的含量。（2）在高水熱地區(qū)，天然林土壤Ca₁₀-P 和O-P的含量顯著高于低水熱地區(qū)，人工林和天然林土壤的Enzyme-P含量高于低水熱地區(qū)，表明水熱條件變化是影響土壤磷形態(tài)特征分布的關鍵因素。（3）土壤無機磷組分 Ca₂ -P、 Ca₈ P、Al-P、Fe-P和 Ca₁₀-P 與生物有效性磷組分CaCl₂ -P和HCl-P之間存在顯著正相關關系，表明土壤中較高的無機磷含量促進了生物有效磷的形成。

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（責任編輯 鄧斯麗）