氮添加对北方泥炭地溶解性有机质组成和生物降解性的影响OA

在北方泥炭地中,溶解性有机质(DOM)是最活跃的有机质组分,驱动着生态系统碳周转过程。然而,氮有效性增加对北方泥炭地DOM动态的影响及其驱动机制尚不明确。本研究在大兴安岭北部连续多年冻土区泥炭地开展14年氮(0、3、6和12 g N·m^(-2)·a^(-1))添加试验,利用三维荧光光谱技术结合室内培养试验,研究了氮添加对地表水和0~15 cm土壤孔隙水中DOM化学组成和生物降解性的影响。结果表明:随着氮添加水平增加,地表水中溶解性有机碳(DOC)和溶解性全氮(DTN)浓度呈先升后降的趋势,其中氮添加水平为6 g N·m^(-2)·a^(-1)时,DOC和DTN浓度分别比对照提高了44.8%和944.5%,而溶解性全磷(DTP)则由0.20 mg·L^(-1)降低至0.08 mg·L^(-1)。DOC∶DTP和DTN∶DTP随着氮添加水平而不断升高,意味着限制性养分由氮逐渐向磷转变。三维荧光光谱分析表明,氮添加提高了蛋白质类等相对易降解的组分比例,但降低了腐殖质组分的比例。历时42 d的室内培养试验表明,DOM生物降解性随氮添加水平增加呈先增后降的趋势。地表水在氮添加水平为6 g N·m^(-2)·a^(-1)时DOM生物降解性最高(30.3%),而土壤孔隙水在氮添加水平为3 g N·m^(-2)·a^(-1)时DOM生物降解性最高(28.8%)。逐步回归分析表明,地表水DOM生物降解性与碳质量与养分有效性显著相关,而土壤孔隙水DOM生物降解性与其芳香化程度显著相关。本研究表明,氮富集将改变北方泥炭地DOM化学组成和生物降解性,这对于理解北方泥炭地碳循环具有重要的科学意义。