大氣氮沉降升高導致顯著影響了我國亞熱帶常綠闊葉林系統(tǒng)碳循環(huán)過程。多數(shù)林下施肥模擬大氣氮沉降的實驗證實，長期氮添加顯著提高了土壤有機碳尤其是植物源顆粒有機碳的積累，但對微生物源的礦物結(jié)合態(tài)有機碳的影響不顯著，其原因在于氮添加一方面促進植物生長，增加了植物向土壤的有機碳輸入，另一方面也加劇了土壤酸化，抑制了土壤微生物的碳利用。然而，林下施氮的方式忽略了林冠生態(tài)過程對大氣氮沉降的影響，使得林下氮添加的實驗結(jié)果可能不足以反應大氣氮沉降對森林碳動態(tài)的真實影響。
中國科學院華南植物園環(huán)境生態(tài)學研究方向依托廣東省石門臺“林冠林下氮添加實驗”平臺，對比探究了長期（11年）林冠、林下氮添加對森林土壤有機碳動態(tài)的影響機制。發(fā)現(xiàn)，由于林冠對活性氮的吸收和截留，林冠氮添加對土壤有機碳積累的促進作用顯著弱于傳統(tǒng)的林下氮添加；林下氮添加顯著增加了土壤顆粒有機碳含量，而冠氮添加則顯著增加了礦物結(jié)合態(tài)有機碳含量，其原因可能是因為林冠氮添加顯著提高了凋落物質(zhì)量，減緩了土壤酸化，刺激微生物的碳利用，進而促進了顆粒有機碳向礦物結(jié)合態(tài)有機碳的微生物轉(zhuǎn)化過程。
研究結(jié)果表明，自然大氣氮沉降對森林土壤碳固存的影響機制可能與傳統(tǒng)的林下氮添加實驗結(jié)果存在差異。未來的野外控制實驗和生態(tài)系統(tǒng)模型開發(fā)應該充分考慮林冠生態(tài)過程對森林土壤碳動態(tài)的影響。
相關研究成果已近日發(fā)表在國際學術(shù)期刊Catena（《土地鏈》）上。南京信息工程大學陸嘯飛副教授為論文第一作者，華南植物園環(huán)境生態(tài)學研究方向曠遠文研究員為論文的通訊作者。該項研究得到國家自然科學基金、廣東省重點研發(fā)計劃項目、國家重點研發(fā)計劃和廣東省科技計劃項目等資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.108536
圖. 長期林冠與林下氮添加對森林土壤有機碳組分影響的差異。藍色和紅色箭頭分別表示林冠和林下氮添加的影響，箭頭的粗細表示影響的強度。SOC，土壤有機碳；POC，顆粒有機碳；MAOC，礦物結(jié)合有機碳。
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