磷(P)通常是陸地生態(tài)系統(tǒng)中限制植物生產力的關鍵養(yǎng)分，在許多自然和半自然生態(tài)系統(tǒng)中，其可利用性直接決定著植物群落的結構、初級生產力以及養(yǎng)分利用效率。土壤是植物獲取磷的主要來源，而植物可利用磷是土壤總磷中能被植物根系直接吸收的那一小部分，尤其對缺乏分泌羧化物以溶解難溶磷的植物來說，這部分有效磷更為關鍵。由于磷在土壤中遷移性差、再生緩慢，且易受pH值、有機質含量、礦物組成和水文條件等多種環(huán)境因子的影響，土壤有效磷的時空異質性極強。因此，明確其含量、儲量、空間分布及環(huán)境驅動機制，不僅是深入理解陸地生態(tài)系統(tǒng)磷循環(huán)與植物養(yǎng)分限制的基礎，也對于預測全球變化背景下養(yǎng)分格局變化、生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)定性及碳-養(yǎng)分耦合關系具有重要意義。特別是在全球氣候變化和人類活動不斷加劇的背景下，建立全球尺度的土壤有效磷數(shù)據(jù)集和分析框架，對于改進陸地生態(tài)系統(tǒng)模型和提升全球生物地球化學循環(huán)預測能力具有重要應用價值。

基于已有全球土壤有效磷數(shù)據(jù)庫及相關文獻數(shù)據(jù)，本研究從約36,000篇涉及五種主要有效磷提取方法的文獻中篩選信息，最終構建了一個包含6,253條觀測值、覆蓋3,353個(近)自然生態(tài)系統(tǒng)樣點的全球土壤有效磷含量數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)庫還整合了關鍵的氣候、地形、母巖、植被等環(huán)境因子，用于解析全球尺度土壤有效磷的分布格局及其驅動機制。研究結果表明，土壤有效磷在不同母巖類型、土壤類型、生物群落和大陸間存在顯著差異，數(shù)值范圍從0.01至99.2 mg·kg?1不等，全球表層(0–30 cm)和深層(30–100 cm)土壤的平均值分別為12.4和8.0 mg·kg?1。母巖類型、土壤總磷、海拔高度和土壤類型是最重要的土壤有效磷含量預測變量;土壤有效磷整體上隨緯度增加而增加，但在相同緯度帶內表現(xiàn)出高度異質性。估算結果顯示，全球表層和深層土壤的有效磷庫(不含南極洲)分別為0.73 ± 0.23 Pg (平均±標準偏差)和 1.59 ± 0.50 Pg(1 Pg = 101? g)。本研究首次在全球尺度系統(tǒng)評估了土壤有效磷的空間分布與主控因子，繪制了高分辨率的有效磷全球分布圖，為深入理解陸地磷循環(huán)過程提供了基礎數(shù)據(jù)支持，并可用于改進地球系統(tǒng)模型中陸地磷循環(huán)模塊的參數(shù)化與約束。

以上結果以“Global Distribution and Influencing Factors of Plant‐Available Phosphorus in (Semi‐)Natural Soils”為題在線已近期發(fā)表在地球科學主流期刊Global Biogeochemical Cycles(IF2024=5.5)，論文第一作者為華南植物園生態(tài)中心陳煥鏞副研究員羅先真和碩士研究生郭聰慧，侯恩慶研究員為通訊作者，瓦赫寧根大學Julian Helfenstein和西澳大學的Hans Lambers等作者參與了該研究。研究得到國家自然科學基金和廣東省基礎與應用基礎研究基金的共同資助。該研究是研究組全球磷分布格局系列研究中的一個重要部分，論文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2025GB008513;該研究的原始數(shù)據(jù)、土壤有效磷分布圖和R代碼等也可以免費下載：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24088368

前期相關研究包括土壤磷組分數(shù)據(jù)集(Scientific Data, 2018,https://doi.org/10.1038/sdata.2018.166);總磷含量和空間分布(Earth System Science Data, 2021,https://doi.org/10.5194/essd-13-5831-2021);土壤磷組分空間分布(Biogeosciences, 2023,https://doi.org/10.5194/bg-2023-22)。

圖1. 研究中收集到的6253個自然生態(tài)系統(tǒng)樣地級土壤有效磷分布圖

圖2. 土壤有效磷在0-30 cm 和30-100 cm土層的全球分布圖