英文题目：Response of soil phosphorus fractions and bioavailability to native aquatic vegetation restoration in different types of degraded lakeside wetlands
中文题目：不同类型退化湖滨湿地中原生水生植被恢复对土壤磷组分及生物有效性的影响
期刊名称：Journal of Environmental Management
影响因子：8.9
作者单位：长江水利委员会长江科学院、武汉大学梁子湖湖泊生态系统国家野外科学观测研究站
DOI：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2026.130025
普奈斯提供的服务：九级磷检测
以洞庭湖大通湖两类典型退化湖滨湿地（退化裸地、水盾草入侵地）为研究对象，开展为期一年原位植被恢复试验，选取穗状狐尾藻、黄花水龙两种本土水生植物进行修复，探究植被恢复下土壤理化性质、胞外酶、微生物量与土壤磷组分、磷生物有效性的关联及作用机制。结果表明：退化裸地开展本土植被恢复后，土壤理化条件显著改善，生物有效磷平均提升39.57%，主要由土壤pH降低、酸性磷酸酶活性升高直接驱动；水盾草入侵地替换为本土植物后，生物有效磷平均下降31.96%，原因在于入侵植物消失造成微生物量与酸性磷酸酶分泌减少。偏最小二乘路径模型（PLS-PM）显示，土壤理化性质通过改变养分化学计量比间接调控磷生物有效性，活性无机磷是对植被恢复响应最显著的磷组分。研究证实本土植被恢复对土壤磷循环的影响依赖湿地退化类型，为差异化湿地修复、土壤磷精准管控提供理论依据与数据支撑。
湖滨湿地是水陆过渡带，极易受人类活动干扰。流域围网养殖、农业施肥等活动导致外源磷大量输入，引发湿地两类典型退化现象：一是水体富营养化与生境破坏造成本土植被消亡，形成次生裸地；二是高磷环境助力外来入侵植物水盾草疯狂繁殖，挤占本土植物生存空间、破坏湿地生物多样性。磷是湿地初级生产力的主要限制因子，也是湖泊富营养化的核心驱动元素。本土植被恢复是退化湿地修复的主流手段，目前学界对湿地退化后土壤全磷变化已有较多研究，但植被恢复过程中土壤不同磷组分再分配、磷生物有效性演变规律及调控机制尚不清晰。尤其两类初始本底差异极大的退化湿地（养分匮乏裸地、养分富集入侵地），植被修复后磷循环的响应差异缺乏系统解析。同时，土壤理化性质、胞外酶活性、微生物群落是调控土壤磷形态转化的关键要素，厘清三者与不同磷组分的互作关系，能够指导湿地定向修复、防控底泥磷释放引发的二次富营养化。基于此，本研究设置两类退化湿地原位修复试验，明确植被恢复对磷组分及有效性的影响、关键驱动因子与调控通路。
试验材料：大通湖湖滨湿地两类退化土壤，修复植物为本土沉水植物穗状狐尾藻、本土挺水植物黄花水龙，入侵植物为水盾草。
培养与管理：试验区域自然水位0~0.4m，试验周期1年，全程人工维护，防止外来植物二次入侵。
取样方法：修复组采用抖根法收集根际土，对照组采用五点取样法采集0~10cm表层土；样品分两类保存：风干样用于理化、养分、磷分级检测，低温冷藏样用于微生物与酶活检测。
检测技术：环刀法（容重）、烘干法（含水率）、马弗炉灼烧法（有机质）、电位法（pH/电导率）、元素分析仪（全碳/全氮）、酸消解法（全磷）、改良Hedley连续浸提法（九级磷分级）、氯仿熏蒸法（微生物量）、微孔板荧光法（胞外酶活性）；每组试验设置3次生物学重复。
图1.大同湖湖滨湿地研究区的地理位置。
水生植被修复改变土壤理化性质，响应特征因湿地退化类型而异
试验设置退化裸地、裸地植被修复、水盾草入侵地、入侵地植被修复共6组处理。本土水生植被修复整体重塑湿地土壤微环境，且两类退化湿地呈现截然相反的变化规律。退化裸地经植被修复后土壤pH显著降低，而水盾草入侵地修复后土壤pH上升；土壤容重受植被修复影响不显著。除夏季退化裸地外，植被修复可显著提升两类湿地土壤有机质含量。
植被修复显著提高退化裸地土壤全碳、全氮、全磷含量；入侵地中仅穗状狐尾藻能提升全碳与全氮，两种本土植物均对全磷无明显作用。两种修复植物功能特性存在差异：退化裸地内丁香蓼对碳、氮的富集效果更强，入侵地内穗状狐尾藻养分积累能力更优。季节波动对大部分土壤理化指标影响较小，仅有机质、土壤养分存在冬夏差异。
图2.不同退化类型湖滨湿地及水生植被修复下土壤理化性质与养分含量变化。
植被修复调控土壤胞外酶活性与微生物量，两类湿地呈反向响应
植被修复显著改变土壤碳、氮、磷循环相关胞外酶活性与微生物量，退化裸地表现为激活效应，水盾草入侵地表现为抑制效应。植被修复整体降低土壤碳获取酶活性；氮获取酶活性在退化裸地无明显变化，在入侵地显著下降。磷获取酶（酸性磷酸酶）活性差异显著：退化裸地修复后酸性磷酸酶活性提升，入侵地修复后该酶活性显著降低。整体来看，夏季胞外酶活性普遍高于冬季。
微生物量变化与酶活性趋势一致：植被修复提升退化裸地微生物量碳，降低入侵地微生物量碳；退化裸地仅夏季修复组微生物量氮显著增加，入侵地修复后微生物量磷明显下降。修复前入侵地微生物量远高于退化裸地，植被修复后二者差距基本消失。
图3.不同退化类型湖滨湿地及水生植被修复下土壤胞外酶活性变化。图4.不同退化类型湖滨湿地及水生植被修复下土壤微生物生物量变化。本研究采用九级磷分级法将土壤磷分为树脂无机磷（Resin-Pi）、碳酸氢钠无机磷（NaHCO3-Pi）、碳酸氢钠有机磷（NaHCO3-Po）、氢氧化钠无机磷（NaOH-Pi）、氢氧化钠有机磷（NaOH-Po）、稀盐酸无机磷（dil.HCl-Pi）、浓盐酸无机磷（conc.HCl-Pi）、浓盐酸有机磷（conc.HCl-Po）、残余磷（Resid-P），其中Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po合计为生物有效磷。植被修复对两类湿地土壤磷有效性的调控方向完全相反：退化裸地开展本土植被修复后，生物有效磷平均提升39.57%；水盾草入侵地替换为本土植物后，生物有效磷平均下降31.96%。
植被修复未显著改变退化裸地有机磷占比与有机无机磷比值，但显著降低入侵地有机磷含量及有机无机磷比值。季节对磷组分影响明显，夏季温度高、生物活动旺盛，土壤各形态磷含量、生物有效磷占比均高于冬季。植被修复主要影响活性磷组分，对中稳性磷、惰性磷影响微弱；入侵地经修复后，生物有效磷全年占比下降6.6~11.2个百分点。
图5.不同退化类型及本土水生植被修复下土壤磷组分含量与占比变化。方差分解分析显示，土壤理化性质对磷组分变异的解释能力高于胞外酶活性与微生物量，冬季三类因子对磷组分的解释度整体高于夏季。皮尔逊相关性分析表明，活性磷与多数土壤指标呈显著正相关，与pH、容重、化学计量比呈负相关，中稳性磷、惰性磷受各环境因子调控规律各有不同。
随机森林分析筛选出不同磷组分的核心驱动因子：生物有效磷主要受酸性磷酸酶、全氮、全磷调控；中稳性磷主控因子为土壤有机质、碳氮比、全氮；惰性磷则由碳磷比、全磷、氮磷比主导。
偏最小二乘路径模型进一步明确调控通路：土壤理化性质不直接作用于生物有效磷，而是通过改变土壤养分实现间接调控；土壤养分、微生物量是生物有效磷的直接正向驱动因子。对于中稳性磷、惰性磷，土壤理化、养分、酶活性、微生物量形成复杂协同调控网络，各因子直接效应与总效应存在明显差异。
图6.土壤理化性质、胞外酶活性、微生物量对土壤磷组分的方差分解。图7.土壤磷组分与环境因子的相关性及影响因子重要性排序。图8.土壤理化、酶活性、微生物对不同磷组分的偏最小二乘路径模型及总效应。
本研究系统探究了本土水生植被修复对两类典型退化湖滨湿地土壤理化性质、九级磷组分及磷生物有效性的影响，明确了关键驱动因子与调控机制。本土植被修复对土壤磷循环的影响严格依赖湿地退化类型：贫瘠退化裸地修复可提升磷生物有效性，利于植物定植生长；富营养化入侵湿地修复会降低磷生物有效性，削弱富营养化风险。土壤理化性质是调控磷组分的主导因子，酸性磷酸酶、微生物量、土壤化学计量比为重要辅助因子。植物功能性状、季节变化会进一步改变修复效果，植被修复通过“土壤环境-胞外酶-微生物”多级互作驱动土壤磷形态转化，为湖滨湿地差异化修复、土壤磷精准管理提供理论依据。
Zhiwei Yan, Qiuyue Wang, Dexiang Li, Jinquan Huang, Ligong Wang, Dan Yu, Haihao Yu, Chunhua Liu,Response of soil phosphorus fractions and bioavailability to native aquatic vegetation restoration in different types of degraded lakeside wetlands,Journal of Environmental Management,Volume 409,2026,130025,ISSN 0301-4797,
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2026.130025.