氮沉降形态调控温带森林土壤微生物资源限制与碳利用效率的机制研究

本研究通过14年野外实验，揭示了有机氮（ON）沉降通过改变土壤养分循环（C:N:P化学计量比）、缓解微生物碳磷限制、降低真菌/细菌比（F:B），从而显著提升微生物碳利用效率（CUE）并促进土壤有机碳（SOC）固存的关键机制，为温带森林生态系统碳汇功能预测提供了理论依据。

　　

Highlight

凋落物、土壤和微生物特性

在表层土壤中，与对照组相比，有机氮（ON）处理下的土壤有机碳（SOC）含量增加了15%（表1；p < 0.05）。在凋落物层，ON处理下的SOC:TP（总磷）增加了24%，而TN:TP（总氮:总磷）在ON处理下增加了24%，在无机氮（IN）处理下增加了22%，在混合氮（Mix-N）处理下增加了15%（表1；p < 0.05）。在表层土壤中，ON处理下的DOC:DON（可溶性有机碳:可溶性有机氮）比对照组高1.1倍，而DON:DOP（可溶性有机氮:可溶性有机磷）则比对照组低53%（表1；p < 0.05）。与对照组相比，氮沉降下表层土壤的微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）和磷（MBP）均有所下降（表2，p < 0.05）。酶活性……

土壤和微生物生物量碳、氮、磷及其化学计量关系

与对照组相比，氮沉降下表层土壤的微生物生物量碳、氮和磷均有所下降（表2），这与森林野外研究（DeForest et al., 2004, Zhou et al., 2017, Wang et al., 2023）和荟萃分析（Treseder, 2008, Liu and Greaver, 2010, Zhang et al., 2018）的结果一致。多种机制可以解释这种下降趋势：i) 氮沉降增加提高了土壤溶液的渗透势，直接抑制了微生物生长；ii) 铵毒性、土壤酸化……

结论

我们的研究结果表明，在表层土壤中，ON沉降下微生物生物量下降而酶活性增加。微生物的碳限制随着土壤养分的有效性而减弱，间接促进了碳利用效率（CUE）的提高。碳:氮和碳:磷的失衡随着CUE的增加而减少，表明微生物在积累SOC方面变得更有效率，同时降低了对氮和磷的需求，从而增加了SOC含量。有机氮沉降通过改变养分循环、抑制真菌丰度和降低真菌/细菌比来影响微生物的碳限制。