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Tracing of fire‐induced soil phosphorus transformations using phosphate oxygen isotope ratio
European Journal of Soil Science ( IF 4.0 ) Pub Date : 2024-10-08 , DOI: 10.1111/ejss.13591 Takuya Ishida, Isao Hirota, Satoshi Yokoyama
European Journal of Soil Science ( IF 4.0 ) Pub Date : 2024-10-08 , DOI: 10.1111/ejss.13591 Takuya Ishida, Isao Hirota, Satoshi Yokoyama
This study demonstrates that phosphate oxygen isotope (δ18 OPO4 ) analysis effectively detects and monitors fire‐induced transformation in soil phosphorus (P). Fires increase bioavailable P, potentially limiting primary production in terrestrial ecosystems. However, understanding the effects of fire on soil P dynamics in the field remains challenging due to the interaction between fire spread and soil properties with high spatial heterogeneity. Soil burning experiments were conducted using a surface soil sample collected in central Japan. The soil was burned in an electric furnace from 50 to 550°C for 3 h, and P concentrations and δ18 OPO4 values were determined. The results revealed that high temperatures (>350°C) depleted the soil of organic P (Po ) and increased labile and stable inorganic P (Pi ) concentrations while significantly decreasing δ18 OPO4 values. By contrast, low temperatures (150°C) increased labile Pi and Po concentrations without isotopic shift, indicating that low‐intensity fires could increase bioavailable P while conserving soil organic matter. These findings indicate that δ18 OPO4 analysis can provide insight into the relationship between P transformations and fire intensity and track subsequent changes in P dynamics over time. Our research highlights the potential of δ18 OPO4 in predicting and managing postfire ecological and agricultural impacts.
中文翻译:
使用磷酸盐氧同位素比值追踪火烧引起的土壤磷转化
这项研究表明,磷酸氧同位素 (δ18OPO4) 分析可有效检测和监测火灾引起的土壤磷 (P) 转化。火灾会增加生物可利用的 P,可能会限制陆地生态系统的初级生产。然而,由于火势蔓延与土壤特性之间的相互作用具有高度的空间异质性,因此了解火灾对田间土壤 P 动力学的影响仍然具有挑战性。使用在日本中部收集的表层土壤样本进行土壤燃烧实验。将土壤在 50 至 550°C 的电炉中燃烧 3 h,测定 P 浓度和 δ18OPO4 值。结果表明,高温 (>350°C) 耗尽了土壤中的有机 P (Po) 并增加了不稳定和稳定的无机 P (Pi) 浓度,同时显著降低了 δ18OPO4 值。相比之下,低温 (150°C) 增加了不稳定的 Pi 和 Po 浓度,而没有同位素变化,这表明低强度火灾可以提高生物可利用度 P,同时保持土壤有机质。这些发现表明,δ18OPO4 分析可以深入了解 P 变换与火灾强度之间的关系,并跟踪 P 动态随时间的后续变化。我们的研究强调了 δ18OPO4 在预测和管理火灾后生态和农业影响方面的潜力。
更新日期:2024-10-08
中文翻译:
使用磷酸盐氧同位素比值追踪火烧引起的土壤磷转化
这项研究表明,磷酸氧同位素 (δ18OPO4) 分析可有效检测和监测火灾引起的土壤磷 (P) 转化。火灾会增加生物可利用的 P,可能会限制陆地生态系统的初级生产。然而,由于火势蔓延与土壤特性之间的相互作用具有高度的空间异质性,因此了解火灾对田间土壤 P 动力学的影响仍然具有挑战性。使用在日本中部收集的表层土壤样本进行土壤燃烧实验。将土壤在 50 至 550°C 的电炉中燃烧 3 h,测定 P 浓度和 δ18OPO4 值。结果表明,高温 (>350°C) 耗尽了土壤中的有机 P (Po) 并增加了不稳定和稳定的无机 P (Pi) 浓度,同时显著降低了 δ18OPO4 值。相比之下,低温 (150°C) 增加了不稳定的 Pi 和 Po 浓度,而没有同位素变化,这表明低强度火灾可以提高生物可利用度 P,同时保持土壤有机质。这些发现表明,δ18OPO4 分析可以深入了解 P 变换与火灾强度之间的关系,并跟踪 P 动态随时间的后续变化。我们的研究强调了 δ18OPO4 在预测和管理火灾后生态和农业影响方面的潜力。