在从温带森林到高山灌木草甸的2100米海拔梯度上，土壤碳和氮的封存及稳定过程中的变化因素及其驱动机制

《Plant and Soil》：Shifts and drivers in soil carbon and nitrogen sequestration and stabilization along a 2100-m altitudinal gradient from temperate forests to alpine shrub meadow

土壤有机质垂直分异与碳氮稳定性机制研究|秦岭太白山|物理分异|δ13C与δ15N|气候变化响应

　　

摘要

目的

山区生态系统是重要的碳（C）和氮（N）储存库，通过大量的土壤有机质（SOM）来缓解气候变化。然而，由于它们对气候变化的敏感性，有必要了解不同海拔高度下C和N在SOM中的固存、稳定化过程以及δ¹³C和δ¹⁵N特征的变化规律。

方法

我们在秦岭山脉太白峰（海拔1300–3400米）沿海拔梯度研究了整体SOM及其物理分成分（自由光分（LFOM）、团聚体内部颗粒有机质（IPOM）和矿物相关有机质（MOM）中的C/N浓度、储量以及δ¹³C/δ¹⁵N特征。

结果

在常绿针叶林（海拔3000米）中，土壤C和N浓度以及SOM、LFOM和IPOM中的C储量呈现出单峰分布，表明该区域的固碳潜力最大。在海拔3000米处，IPOM中的C和N比例最高，而MOM中的C和N比例最低，这表明土壤C和N的稳定主要依赖于物理作用而非化学作用。未受保护的LFOM中的C/N比例随海拔升高而降低，表明土壤C和N的稳定性有所增强。落叶阔叶林（海拔1300米）的土壤C和N稳定性最低（LFOM中的C/N比例最高），而高山灌木草甸（海拔3400米）的土壤C和N稳定性最高（LFOM中的C/N比例最低，MOM中的C比例最高）。在海拔3400米的高山灌木草甸中，δ¹³C和δ¹⁵N含量最高。在海拔2800–3000米之间，SOM、IPOM和MOM中的δ¹⁵N含量降低，表明氮循环相对封闭。

结论

气候、植被、土壤和微生物随海拔的变化影响着SOM中C和N的动态。本研究阐明了不同海拔高度下调节土壤C/N稳定性和脆弱性的具体机制，为预测山区生态系统对气候变化的响应提供了依据。