亞熱帶森林土壤通常被認(rèn)為是富氮或貧磷，因此氮和磷輸入不僅會影響亞熱帶森林土壤養(yǎng)分循環(huán)，而且還會影響土壤碳循環(huán)和碳儲量。微?生物殘體碳在調(diào)節(jié)森林土壤有機碳穩(wěn)定性中起著重要作用，但長期氮和磷輸入對不同土壤層微生物殘體碳的影響仍不清楚。了解不同土層深度微生物殘體碳的驅(qū)動因素對于準(zhǔn)確預(yù)測森林土壤有機碳的穩(wěn)定性和碳儲量至關(guān)重要。
中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心范琳杰博士在鄭棉海副研究員的指導(dǎo)下，依托廣東省鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站的長期氮磷添加試驗平臺，選取兩種典型的亞熱帶人工林，即大葉相思林（豆科林，Acacia auriculiformis）和尾葉桉林（非豆科林，Eucalyptus urophylla）為研究對象，探索兩種亞熱帶人工林土壤微生物殘體碳在不同土層的變化及其對長期氮和磷添加的響應(yīng)機理。經(jīng)過長期（12年）的氮磷添加處理，發(fā)現(xiàn)不同土層微生物殘體碳濃度的響應(yīng)存在差異。長期氮和磷添加對表層土壤（0-20cm）的微生物殘體碳濃度沒有顯著影響。磷添加顯著降低了兩種人工林深層土壤（20-40cm）的微生物殘體碳濃度，而氮添加僅降低了尾葉桉林深層土壤微生物殘體碳濃度，對大葉相思林的影響不顯著。氮和磷同時添加降低了大葉相思林的深層土壤微生物殘體碳濃度，但對尾葉桉林沒有顯著影響。
進一步發(fā)現(xiàn)，深層土壤的微生物殘體碳主要受微生物屬性和礦物保護的影響，而在表層土壤中，植物碳輸入和礦物保護的作用更為重要。對于深層土壤而言，磷添加導(dǎo)致微生物周轉(zhuǎn)和鈣結(jié)合碳濃度降低，從而減少了微生物殘體碳的積累。雖然表層土壤微生物周轉(zhuǎn)和鈣結(jié)合碳也減少，但由于表層凋落葉分解速度加快及微生物量增加，植入碳的輸入和微生物量的增加可能彌補了表層微生物殘體碳的減少，導(dǎo)致表層土壤微生物殘體碳濃度無顯著變化。這項研究表明，長期大氣氮沉降和土壤磷缺乏可能會影響亞熱帶森林底層土壤碳的穩(wěn)定性，未來研究需要更多地關(guān)注森林不同土層（尤其是底層土壤）有機碳的穩(wěn)定性及其驅(qū)動機理，這對于準(zhǔn)確理解和預(yù)測亞熱帶森林土壤固碳潛力至關(guān)重要。
相關(guān)研究結(jié)果已近期發(fā)表在全球變化領(lǐng)域期刊Global Change Biology（《全球變化生物學(xué)》）上。中國科學(xué)院華南植物園范琳杰博士為論文的第一作者，鄭棉海副研究員為通訊作者。華南植物園莫江明研究員、武東海研究員等參與了該項研究工作。該項研究得到國家重點研發(fā)-青年科學(xué)家項目、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會項目、國家自然科學(xué)基金項目等資助。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.17210
圖1. 氮和磷添加對豆科和非豆科人工林不同土層微生物殘?zhí)嫉挠绊?/span>
圖2. 氮和磷添加下豆科和非豆科林不同土層微生物殘體碳的響應(yīng)機制
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