氮磷添加抑制马尾松林土壤呼吸的多元路径机制研究

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Nitrogen and Phosphorus Additions Suppress Soil Respiration in Pinus Massoniana Plantations: Integrated Effects of Soil Chemistry, Microbial, Arthropod, and Litter on Carbon Release

本研究针对氮磷沉降加剧背景下土壤碳释放驱动机制不明的科学问题，由科研团队通过两年期野外控制实验，系统解析氮磷添加对马尾松林土壤呼吸的抑制效应。结果表明：氮磷添加通过土壤养分-pH-微生物生物量与酶活性、凋落物特性及节肢动物群落等多条路径（GOF=0.755）显著降低土壤呼吸速率（P<0.05），为全球变化下森林碳循环预测提供理论依据。

　　

近年来，氮(N)和磷(P)沉降的持续增加正以前所未有的速度改变土壤碳释放过程。为揭示氮磷添加下土壤呼吸的具体驱动机制，研究人员在马尾松（Pinus massoniana）林内开展为期两年的实验，设置对照、单施磷、低氮、低氮磷、高氮、高氮磷共6种处理梯度。通过测定土壤呼吸速率及其温度敏感性(Q₁₀)、土壤化学性质（pH值和养分含量）、微生物生物量与酶活性、节肢动物多样性特征（生物量与群落组成）以及凋落物特性（生物量与养分）等指标，结合线性关系分析和路径模型解析，发现：（1）氮磷添加显著抑制各组分土壤呼吸速率（P<0.05），但未显著影响Q₁₀值（P≥0.05）；（2）两年氮磷添加导致土壤酸化（pH下降），并显著改变节肢动物群落结构、凋落物生物量与养分含量、微生物生物量及酶活性（P<0.05）；（3）氮磷添加通过4条路径影响土壤呼吸（模型拟合优度GOF=0.755）：土壤养分-pH-微生物生物量与酶活性路径、土壤养分-凋落物-微生物路径、土壤养分-凋落物直接路径，以及土壤养分-节肢动物-微生物路径。短期氮磷添加情景下，土壤养分富集引发的酸化效应通过级联作用抑制生物活性，最终降低碳释放。未来需通过长期实验持续监测，深入探究土壤呼吸对养分输入的响应机制。