华南植物园揭示亚热带常绿阔叶林土壤有机碳固存对林冠与林下氮添加响应差异的机制

　　

大气氮沉降升高导致显著影响了我国亚热带常绿阔叶林系统碳循环过程。多数林下施肥模拟大气氮沉降的实验证实，长期氮添加显著提高了土壤有机碳尤其是植物源颗粒有机碳的积累，但对微生物源的矿物结合态有机碳的影响不显著，其原因在于氮添加一方面促进植物生长，增加了植物向土壤的有机碳输入，另一方面也加剧了土壤酸化，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态过程对大气氮沉降的影响，使得林下氮添加的实验结果可能不足以反应大气氮沉降对森林碳动态的真实影响。

中国科学院华南植物园环境生态学研究方向依托广东省石门台“林冠林下氮添加实验”平台，对比探究了长期（11年）林冠、林下氮添加对森林土壤有机碳动态的影响机制。发现，由于林冠对活性氮的吸收和截留，林冠氮添加对土壤有机碳积累的促进作用显著弱于传统的林下氮添加；林下氮添加显著增加了土壤颗粒有机碳含量，而冠氮添加则显著增加了矿物结合态有机碳含量，其原因可能是因为林冠氮添加显著提高了凋落物质量，减缓了土壤酸化，刺激微生物的碳利用，进而促进了颗粒有机碳向矿物结合态有机碳的微生物转化过程。

研究结果表明，自然大气氮沉降对森林土壤碳固存的影响机制可能与传统的林下氮添加实验结果存在差异。未来的野外控制实验和生态系统模型开发应该充分考虑林冠生态过程对森林土壤碳动态的影响。

相关研究成果已近日发表在国际学术期刊Catena（《土地链》）上。南京信息工程大学陆啸飞副教授为论文第一作者，华南植物园环境生态学研究方向旷远文研究员为论文的通讯作者。该项研究得到国家自然科学基金、广东省重点研发计划项目、国家重点研发计划和广东省科技计划项目等资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.108536

图. 长期林冠与林下氮添加对森林土壤有机碳组分影响的差异。蓝色和红色箭头分别表示林冠和林下氮添加的影响，箭头的粗细表示影响的强度。SOC，土壤有机碳；POC，颗粒有机碳；MAOC，矿物结合有机碳。