泥炭地恢复40年：氮水平动态与碳稳定性对修复时间的响应机制

针对泥炭地开采后恢复过程中氮素动态和碳稳定性变化机制不明的问题，德国研究团队通过建立时间序列样地，系统分析了修复2-43年泥炭地的土壤容重、矿质氮(Nmin)储量及异养呼吸温度敏感性(Q10)。研究发现水位稳定和植被重建可使容重和NH4+、NO3-储量在30年内接近天然沼泽水平，但Q10值(2.1-3.2)未随修复年限改变，为退化泥炭地生态功能评估提供了关键指标。

　　

泥炭地作为陆地生态系统最大的碳库，储存着全球三分之一的土壤碳。然而在德国下萨克森州等欧洲地区，约15%的泥炭地因农业、林业和开采活动遭到破坏，其中园艺泥炭开采导致地表残留高度分解的泥炭层，其高容重和营养状态严重阻碍生态恢复。尽管近几十年开展了大量修复工程，但恢复进程与天然泥炭地的趋同速度及机制仍不明确，特别是气候变化背景下碳库的温度敏感性更缺乏系统评估。

德国波恩大学等机构的研究人员选取德国Lichtenmoor和Goldenstedter Moor两个开采后修复2-43年的沼泽地，建立时间序列样地，通过测定不同深度泥炭的容重、矿质氮(N_min)储量、基础呼吸及温度敏感性(Q₁₀)，系统评估恢复效果。研究发现：1) 水位稳定和植被重建使土壤容重从0.17 g/cm³降至0.07 g/cm³，30年后接近天然沼泽水平；2) NH₄⁺和NO₃^-储量在修复5-15年内显著下降，其中NO₃^-与水位波动呈负相关；3) 表层土壤呼吸随修复年限增加(8.2-43.4 μg CO₂ g^-1h^-1)，但Q₁₀值维持在2.1-3.2且不受修复年限影响。该成果发表于《Geoderma》，为退化泥炭地管理提供了量化评估框架。

研究采用俄罗斯泥炭钻采集0-30 cm分层样品，通过K₂SO₄提取-流动分析仪测定N_min；使用Respicond VIII呼吸仪在5-25°C梯度温度下测定基础呼吸并计算Q₁₀；结合von Post分解度指数和植被调查评估生态恢复状态。

研究结果揭示：

1. 场地特征与物理恢复：两个沼泽地pH均<4，修复15年后植被覆盖达100%，但容重需30年才能降至天然水平（Goldenstedter Moor从0.17→0.07 g/cm³），表明新泥炭形成速度滞后于植被重建。
2. 氮动态：NH₄⁺储量在Lichtenmoor从40.0 kg/ha（2年）降至2.0 kg/ha（43年），NO₃^-储量与水位波动显著负相关（r=-0.58），证实厌氧条件抑制硝化作用。
3. 呼吸与温度敏感性：表层呼吸速率与总氮含量正相关（r=0.56），但Q₁₀值不受有机质分解度或N_min含量影响，反驳了碳质量-温度假说在泥炭地的普适性。

结论指出，水位稳定和植被重建是恢复泥炭地生态功能的关键，可使氮循环在15年内、物理特性在30年内趋近天然状态。但高温敏感性持续存在的现象表明，气候变化下修复泥炭地仍面临碳释放风险。该研究首次系统量化了长期恢复过程中碳氮耦合机制，为《巴黎协定》框架下的泥炭地管理提供了科学依据。