生物土壤结皮作为荒漠重要地被覆被类型，在改善地表水文过程、生物地球化学循环等方面发挥重要作用，是干旱区重要碳库和氮库。藓类结皮是生物土壤结皮演替的高级阶段，通常以斑块状分布，是藓类结皮发挥生态功能的基本单元。斑块大小显著影响土壤养分的储量与分布，随斑块大小的增加，结皮及下层土壤的碳、氮含量显著增加。除碳氮外，藓类结皮的发育也能通过分泌有机酸、磷酸酶等深刻影响土壤磷循环。磷作为调控陆地生态系统生产力的重要营养元素，参与了生态系统中有机质的积累与分解、氮固定、碳截留等各项重要生态过程。尽管，诸多研究发现荒漠生态系统全磷含量丰富，但能被生物直接利用的有效性磷含量有限，磷仍被认为是限制荒漠生态系统生产力的关键因素之一。与广泛关注的生物土壤结皮在土壤碳氮循环的研究相比，磷循环相关研究常被人们所忽视。不同斑块大小的生物土壤结皮如何影响土壤磷组分及磷循环，以及结皮层和结皮下层对斑块大小的响应规律是否一致等科学问题尚不清楚。
为解决上述科学问题，中国科学院新疆生态与地理研究所张元明研究员团队，以古尔班通古特沙漠为研究区，采集了来自不同环境梯度和斑块面积的藓类结皮层及下层0-5cm土壤样品。通过分析斑块面积、土壤环境因素与结皮覆盖下土壤磷组分的关系，探究影响土壤磷组分变化的关键因素，为深入理解荒漠生态系统中土壤磷转化与生物土壤结皮生长发育关系提供理论支持。
研究结果表明，藓类结皮斑块主要以难利用的HCl-Pi为主，占比达到全磷的79%；随斑块大小的增加，结皮层中NaHCO3-Po呈增加趋势。相反，0-5cm土壤中NaOH-Pi、中度不稳定性磷和碱性磷酸酶、磷酸二酯酶活性均呈降低趋势。与结皮下层相比，结皮层的Resin-P、NaHCO3-Pi及总不稳定性磷更低，而拥有更高的中度不稳定性及稳定性的磷。随着斑块大小的增加，结皮层与结皮下层的不稳定性磷差异缩小。斑块面积主要是通过影响土壤养分以及磷酸酶活性间接影响土壤磷组分。藓类结皮斑块的存在降低了土壤磷的总有效性，但增加了土壤有机磷的积累。这为深入理解荒漠生态系统多功能性与稳定性维持机理提供科学依据，也为受损荒漠生态系统修复提供理论参考。
相关研究成果以“Patch size indirectly influences the distribution characteristics of phosphorus fractions in temperate desert moss crust soils”为题发表在《Catena》。
文章链接： https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.108821

图1：斑块面积与各类土壤磷组分的关系