文献解读
原名：Astructuralequationmodelanalysisofphosphorustransformationsinglobalunfertilized
anduncultivatedsoils
译名：全球未施肥和未开垦土壤磷转化的结构方程模型分析
期刊：GlobalBiogeochemicalCycles
IF：5./Q1
发表时间：.08.26
第一作者:EnqingHou
摘要
了解土壤磷(P)循环是预测环境变化如何影响土壤中P的动态和有效性的前提。通过整合分析全球个未施肥和未耕种的土壤，利用Hedley顺序浸提的P组分的数据库。通过此数据库，应用结构方程模型测试假设的土壤P转化模型，并量化不同土壤P库和P转化途径在全球范围内对土壤P有效性的重要性。
我们的模型表明，可溶性无机磷（Pi）受活性磷Pi、活性有机磷(Po)和原生矿物磷的直接正向影响，受次生矿物磷的直接负向影响;可溶性Pi不受中度不稳定Po和闭塞态P的直接影响。对可溶性磷的整体影响以不稳定磷最大，其次为有机磷池、封闭磷，其次为原生矿物磷;次生矿物磷的总体影响较小。不活性磷与所有其他土壤磷库直接相关，且与不活性磷和原生矿物磷的关联比可溶性磷更强。本研究强调了不稳定的Pi在介导P转化和确定全球土壤中总体P有效性中的重要作用。
关键点：
1.提出了一种土壤磷转化模型来拟合来自全球土壤的磷组分数据库;
2.可溶性无机P直接受不稳定P，次生矿物P和原生矿物P的影响；
3.不稳定的无机P介导大多数土壤P的转化并决定土壤P的有效性。
研究背景
土壤P有效性是由吸附-解吸附，沉淀-溶解，矿化-固定/风化等多种过程共同控制。要详细研究磷的动态和生物有效性，就需要分离和识别土壤中不同形式的磷；了解土壤中的磷循环是预测环境条件变化如何影响土壤P动态及P生物有效性的先决条件。为了评估不同途径在基准土壤中形成P有效性的重要性，Tiessen等人开发了一个路径模型，描述了不同HedleyP组分之间的转换。通过该模型，研究人员可以推断出一种土壤P组分是否可以直接或间接转化为另一种土壤P组分。然而目前，尚未在全球范围内对土壤P库之间的转化进行经验研究。
研究内容
基于此，我们收集了先前发布的全球未施肥和未耕种土壤中HedleyP顺序浸提的P组分的数据。我们使用所得数据库(1)测试假设的土壤P循环模型，(2)量化不同土壤P库和P转化途径在全球范围内对土壤P有效性的相对重要性。
因为土壤P库的生物有效性主要由其溶解度决定，我们假设可溶性Pi(生物有效P库)主要受无机和有机形式的不稳定P库的影响和补充。矿化也被认为是土壤P循环中的限速过程。因此，对于溶解度相似的无机和有机P库，有机P库对可溶性Pi的贡献应小于无机P库。鉴于全球土壤风化程度的变化，我们还假设原生矿物P是可溶性Pi的重要来源。
研究方法
1.数据来源和结构
使用Hedley等人并由Tiessen和Moir修改的顺序分馏技术，整合分析未施肥、未耕种和天然的土壤P组分。我们的调查包括最近在年8月发表的论文，并从85项研究中的总共个土壤样本中收集了数据。
2.数据准备
HedleymodificationbyTiessenandMoir；
A.Resin-Pi组分代表土壤溶液或可溶性Pi库，可立即被植物吸收；若该部分P被消耗完，可溶的Pi通过解吸、溶解或固相P转化被固相Pi库补充，通过矿化被固相Po库补充。
B.碳酸氢盐（Pi）组分被认为是不稳定的配体与碳酸氢盐离子交换可释放的Pi库；这个Pi库对植物有效，并且只持续很短的时间；
C.碳酸氢盐有机磷(Po)组分是一种可被植物矿化后利用的不稳定磷库；
D.氢氧根P (Pi和Po)组分表示中等不稳定的P (Pi和Po)池，与非晶态和部分晶态铝(Al)和铁(Fe)结合，植物的可利用 性较低；
E.稀盐酸Pi组分是一种与钙结合的原生矿物磷库，经风化释放后可被植物利用；
F.Residual-P：其余P组分之和。由于磷的溶解度特别低，植物对磷的利用率最低。
3.数据分析
相关、回归和通径分析
研究结果
1.土壤P组分之间的关系
总P范围为4.8~.1mgkg-1。在所有P组分中，残余P含量最大，其次是OH-Po。树脂Pi和HCO3-Pi含量最小(表1)。双变量相关分析：除HClPi和OHPi之间的相关性(表2)外，总P和P组分之间的相关性均具有统计学意义(P0.05)。通径分析(表3)显示HCO3-Pi和Po、OHPi和HClPi对树脂Pi有显著的直接影响(标准化β分别为0.63、0.15和0.09;Plt;0.05)，而OHPo和残余P对树脂Pi没有显著的直接影响(分别为β=0.01和0.06;P≥0.05)。所有土壤P组分通过HCO3-Pi对树脂Pi具有积极的间接影响(β=0.25-0.38)。OHPo组分通过HCO3Po对树脂Pi具有积极的间接影响(β=0.10)。
2.结构方程模型
Tiessen等人的路径模型（a）和全球未耕种土壤数据库之间的拟合度不高，土壤磷组分之间的一些重要关系没有得到解释。Gama-Rodrigues等人和Sales等人(b)的修正模型之间的拟合也不令人满意。
模型d中土壤P库之间的路径系数与模型c中指标(即土壤P组分)之间的路径系数相同。模型d显示可溶性Pi受到不稳定Pi(未标准化β=0.74，P0.05)，不稳定Po(β=0.14，Plt;0.05)和原生矿物质P(β=0.05，P=0.08)，但受到次生矿物P的负面和直接影响(β=0.21，P0.05)(图3b)。此外，可溶性Pi还通过不稳定的Pi受到所有其他土壤P池的正向和间接影响(图3b)。对可溶性Pi的非标准化总效应按不稳定Pi(β=0.74)，不稳定Po(β=0.36)，中度不稳定Po(β=0.31)，闭塞的顺序降低，闭蓄态PP(β=0.26)原生矿物P(β=0.16)次级矿物P(β=-0.03)(图4a)。不稳定的Pi与所有其他土壤P库直接相关，其中不稳定的Po(β=0.29，P0.05)，中等不稳定的Po(β=0.11，P0.05)，次生矿物P(β=0.23，P0.05)，原生矿物P(β=0.16，P0.05)和闭塞P(β=0.07，P=0.13)(图3b)。对于不稳定的Pi，未标准化的总影响最大的是闭塞的P(β=0.37)，其次是不稳定的Po(β=0.29)，中度不稳定的Po(β=0.29)，和次生矿物P(β=0.24)，并且对于原生矿物P(β=0.16)最小(图4b)。
讨论
1.土壤P循环的概念模型通常假设可溶性Pi介导土壤中大多数其他P库之间的转化 这是基于这样的观点，即土壤溶液是生命必不可少的化学元素的最重要的转移介质。与这一观点一致，我们的模型揭示了可溶性Pi直接受到不稳定Pi，不稳定Po，原生矿物P和次生矿物P的影响。缺乏来自中等不稳定的Po和闭塞的P的直接影响表明可溶性Pi不能直接从低可溶性P库转化，这与Tiessen等人的概念模型一致。
2.正如预期的那样，可溶性Pi受到最不稳定的P库 (例如，封闭的P) 的影响更大。不稳定Pi对可溶性Pi的强烈直接影响与以下观点一致：不稳定Pi可以与可溶性Pi快速交换，并且可以作为短期的，植物可用的P库。与不稳定的Pi不同，次生矿物P对可溶性Pi的总影响很小，这表明次生矿物P和不稳定的Pi对土壤可溶性Pi方面的作用不同。尽管次生矿物P对可溶性Pi的总影响很小，但其对可溶性Pi的直接影响是负面的，而其对可溶性Pi的间接影响 (通过不稳定的Pi) 是正面的。该影响可能是负面的和直接的，可能是因为土壤溶液中的磷酸盐可能被无定形Al和Fe沉淀或吸附，并形成Al/Fe相关的磷酸盐。随着可溶性Pi的耗尽，它将被不稳定的Pi迅速补充，尽管在较长的时间范围内，次生矿物质P可以进一步补充，这可能解释了次生矿物P通过不稳定的Pi对可溶性Pi的间接积极作用。
结论
SEM使用基于全球土壤的数据库显示，不稳定的Pi而不是可溶性Pi与所有其他土壤P库直接相关，这表明不稳定的Pi在土壤P转化中的核心作用以及固相P转化的重要性。不稳定的Po和原生矿物P对不稳定的Pi的直接影响要强于对可溶性Pi的直接影响。次生矿物P对可溶性Pi有直接的负面影响，但通过不稳定的Pi对可溶性Pi有间接的正面影响。中度不稳定的Po和封闭的P都不直接与可溶性Pi相连。就总效应而言，可溶性Pi受不稳定Pi的影响最大，其次是有机磷库，然后是原生矿物P，而次级矿物P对可溶性Pi的总影响较弱。发现SEM方法可用于测试土壤P转化模型并获得对土壤中P转化的重要见解。拟合的土壤P转化模型可以作为陆地生态系统P循环模型的一部分，进而可以将其纳入气候碳循环模型中。这将提高后一种模型正确预测陆地碳库和通量对气候变化的响应的能力。
论文id：DOI:10./GB
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