林冠与林下施氮对亚热带人工林土壤有机碳组分的影响OACHSSCD
人工林土壤具有增强陆地碳汇、减缓大气二氧化碳浓度上升的重要功能。近年来大气氮沉降水平升高导致的生态系统氮负荷增加强烈影响了亚热带森林的土壤有机碳动态。诸多林下施肥实验证实大气氮沉降通过增加植物源的颗粒有机碳积累来提高土壤有机碳固存,这些研究因忽略冠层过程而可能高估了氮沉降对土壤碳固存的促进作用。因此,在一个亚热带人工林中设计了包含无人机冠层施氮和人工林下施氮两种施肥方式的梯度氮添加实验,对比施肥方式对该人工林土壤有机碳影响的异同并评估氮输入增加对土壤碳固存能力的影响。研究结果表明,连续施氮3年后两种施氮方式对土壤有机碳动态的影响存在显著差异。高浓度的林下施氮显著增加了土壤中颗粒有机碳含量及其在土壤有机碳中的比例,并提高了总土壤有机碳含量;而高浓度的冠层施氮尽管显著增加了矿物结合有机碳含量及其在土壤有机碳中的比例,但总土壤有机碳含量没有显著增加。在不同施氮方式下,土壤有机碳积累的响应差异受到凋落物碳输入、土壤理化性质和微生物胞外酶活性的共同调控。林下直接施氮显著提高土壤有效氮含量且显著降低土壤pH且抑制了过氧化物酶活性,降低了土壤微生物对凋落物的分解速率,导致更多的植物源颗粒有机碳积累。相比之下,林冠施氮显著降低了凋落物碳氮比,同时森林冠层的缓冲作用减轻氮诱导的土壤酸化并提高了酚氧化酶活性,提高了微生物对凋落物的分解速率,从而增加微生物源的矿物结合有机碳的积累。研究结果表明,常规的施肥实验可能会高估大气氮沉降增加对森林土壤有机碳固存的积极影响,自然氮沉降对人工林土壤有机碳汇潜力的影响需要更长期的林冠施氮进一步探究。
徐佳仪;李俊睿;仲婉莹;杨胜杰;李祉熠;庄昊明;乐旭;陆啸飞
南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室,大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室,大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室,大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044南京大学生命科学学院生态学系,南京210023南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室,大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室,大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室,大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室,大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044
农业科技
土壤有机碳大气氮沉降森林冠层颗粒有机碳矿物结合有机碳
《生态学报》 2026 (14)
P.7763-7774,12
国家自然科学基金(32301432)国家重点研发计划(2023YFF0805402)江苏省自然科学基金(BK20230421)。
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