受亚南极福克兰群岛企鹅影响的土壤中的鸟类起源及磷酸盐形态

《CATENA》：Ornithogenesis and phosphate forms in soils influenced by penguins from the subantarctic Falkland Islands

福克兰群岛企鹅巢区土壤发育及磷动态研究显示，尽管鸟粪沉积导致土壤有机质富集和酸化，但磷以难溶形式为主，总磷含量低于南极同类土壤，未达鸟类成土作用分类标准，矿物相显示磷活化特征。

　　这项研究聚焦于福克兰群岛的三种生态重要区域，探讨了海鸟，尤其是企鹅，对土壤物理和化学性质的影响，以及磷（P）在这些土壤中的动态变化。福克兰群岛位于南大西洋，气候相对温和湿润，与典型的南极地区相比，其土壤环境更为复杂。研究团队采集了十种土壤剖面，进行了详细的描述和分类，并通过化学、物理、微形态学以及矿物学分析，评估了这些土壤的形成特征和性质。研究结果揭示了海鸟活动对土壤性质的显著影响，同时也指出了福克兰群岛土壤与南极地区土壤之间的差异。

海鸟在极地和亚极地沿海生态系统中扮演着重要的角色，它们通过粪便、尿液、蛋壳、羽毛和尸体等途径，将海洋中的营养物质转移到陆地，从而影响土壤的形成和演变。这种营养物质的转移不仅改变了土壤的化学成分，还对土壤的物理结构和微生物活动产生了深远的影响。在福克兰群岛，企鹅的栖息地是这一过程的关键因素。由于企鹅数量庞大，其排泄物的沉积量也相当可观，甚至可以达到每年每平方米10公斤（干重）的水平。这种高密度的营养输入，使得福克兰群岛的土壤呈现出独特的特征，即所谓的“鸟源土壤”。

鸟源土壤的形成主要依赖于磷的转化过程，即磷化作用。这一过程不仅增强了土壤基质的化学变化，还促进了土壤中磷的积累。然而，这种变化并非在所有地区都相同，其表现形式受到气候条件的显著影响。在干旱和极寒的环境中，由于有机物分解速度缓慢，以及水分缺乏导致的淋溶作用减弱，磷化作用的强度会降低，同时土壤中的铝含量也会减少。相反，在湿润的气候条件下，水分充足会加速磷与氮丰富的淋溶物之间的化学反应，从而导致土壤中磷的广泛积累。

福克兰群岛的土壤环境与南极地区的土壤环境存在明显差异。在南极，由于极端的气候条件，鸟源土壤往往表现出强烈的酸化现象，以及交换性碱的淋失。这些土壤通常富含无定形的铁和铝氧化物，而这些物质在土壤中起到了重要的作用，不仅影响了土壤的结构，还影响了磷的形态和可用性。然而，在福克兰群岛，研究发现这些土壤的磷浓度相对较低，这可能与该地区较高的有机质含量和更温和的气候条件有关。此外，研究团队还发现，福克兰群岛的鸟源土壤中缺乏典型的淋积性磷特征，也没有明显的诊断性磷化层，这与南极地区的土壤有所不同。

尽管如此，福克兰群岛的鸟源土壤仍然表现出明显的磷化作用迹象。这包括土壤中磷的富集，以及无定形磷酸盐矿物的形成。这些现象表明，尽管福克兰群岛的土壤在某些方面与南极地区存在差异，但海鸟活动仍然是推动土壤形成的重要因素。研究团队还发现，土壤中的有机质含量、pH值以及无定形铝和铁氧化物在控制磷动态方面起到了关键作用。这些因素共同影响了磷的形态、分布和可利用性，使得福克兰群岛的鸟源土壤具有独特的性质。

值得注意的是，研究还发现，福克兰群岛的鸟源土壤在某些方面并不符合世界土壤资源参考基准（WRB）中对鸟源材料的分类标准。这可能意味着，尽管这些土壤受到海鸟活动的强烈影响，但其形成过程和性质与南极地区的鸟源土壤有所不同。这种差异可能是由于福克兰群岛的气候条件更为温和，土壤中的有机质分解更为迅速，以及淋溶作用更为明显等因素造成的。此外，福克兰群岛的土壤通常更为成熟，含有更多的有机质，这与南极地区的土壤形成了鲜明对比。

研究团队通过采集土壤样本，结合化学分析、物理分析、磷形态分析、微形态学分析以及矿物学分析等多种方法，全面评估了福克兰群岛鸟源土壤的特性。这些分析方法不仅帮助研究人员了解了土壤的组成和性质，还揭示了土壤形成过程中的关键机制。例如，通过磷形态分析，研究团队发现福克兰群岛的土壤中，大部分磷以难以被植物和微生物利用的形式存在，而只有少量磷处于可溶或可交换状态。这种现象可能与土壤中有机质的含量较高有关，因为有机质能够吸附磷，从而降低其在土壤中的可利用性。

此外，研究还发现，土壤的位置、土壤结构以及距离鸟群的远近等因素，对营养物质的输入、分布和保留具有重要影响。例如，在靠近鸟群的区域，土壤中的营养物质浓度较高，而在远离鸟群的区域，这些浓度则相对较低。这种空间分布的差异，反映了海鸟活动对土壤性质的直接影响。同时，土壤的结构和质地也对营养物质的迁移和保留起到了重要作用。例如，在靠近鸟群的区域，土壤中的有机质含量较高，这可能增加了土壤的持水能力，从而促进了营养物质的保留。

研究还强调了海鸟活动对土壤形成过程的深远影响。在福克兰群岛，海鸟的活动不仅改变了土壤的化学成分，还影响了土壤的物理结构和微生物群落。例如，海鸟的排泄物中含有大量的氮和磷，这些物质在土壤中被分解后，能够促进植物的生长和微生物的活动。然而，这些营养物质的输入也可能导致土壤的酸化，促进交换性碱的淋失，并加速土壤的化学风化过程。这些变化对土壤的长期稳定性和发展具有重要影响。

总的来说，这项研究为理解福克兰群岛的土壤形成过程提供了重要的科学依据。它不仅揭示了海鸟活动对土壤性质的显著影响，还指出了这些土壤与南极地区土壤之间的差异。这些发现对于进一步研究亚极地地区的土壤形成机制，以及评估海鸟活动对生态系统的影响，具有重要的意义。此外，这项研究也为环境保护和资源管理提供了新的视角，特别是在如何保护和利用这些独特的土壤资源方面。