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为探究氮（N）添加对土壤有机碳（SOC）及其组分（POC、MAOC 等）水分有效性阈值的影响，研究人员综合 2529 对观测数据开展研究。结果表明，N 添加部分改变阈值，多数 SOC 组分阈值约 0.5。该研究为预测 SOC 变化提供依据。
土壤，是地球陆地生态系统中最大的有机碳（C）储存库，蕴含着大约 2047Pg 的有机碳，如同一个巨大的 “碳保险柜” ，对维持全球碳循环、缓解气候变化、提升土壤肥力起着至关重要的作用。土壤有机碳（SOC）就像土壤的 “营养宝藏”，它不仅能增强土壤的保水能力、改善土壤结构，还与植物生长和土壤微生物的活动息息相关。
然而，近年来全球气候变化异常，干旱和极端降水事件越来越频繁，与此同时，人类活动导致的氮（N）沉降也在不断增加。就好比原本稳定的生态环境被强行加入了两个 “变量”，这两个因素的变化对土壤有机碳的储存产生了巨大影响。科学家们发现，水分有效性似乎会对植物生长、土壤生物活动等产生一个 “阈值效应”，当水分条件低于某个特定值时，许多指标都会突然下降。但在土壤有机碳这方面，目前存在不少问题。一方面，关于水分有效性与 SOC 含量之间的关系，不同研究结果相互矛盾，到底有没有一个明确的阈值，以及在阈值前后 SOC 含量如何变化，科学界还没有达成共识。另一方面，氮添加是否会像影响植物生物量那样，改变 SOC 及其不同组分的水分有效性阈值，这一点也不清楚。而且，SOC 并非单一物质，将其分为颗粒有机碳（POC）和矿物结合有机碳（MAOC）等不同功能组分后，这些组分的全球水分有效性阈值是否存在，此前也从未有研究涉及。
为了弄清楚这些复杂的问题，来自多个研究机构的研究人员携手开展了一项全球性的研究。他们从海量的文献中收集数据，通过在 Web of Science、Google Scholar 和中国知网等数据库中检索，最终整合了来自全球 339 项氮添加研究中的 2529 对观测数据，这些数据均来自表层土壤（0 - 20cm）。研究人员聚焦于水分有效性、氮添加与 SOC 含量及其组分之间的相互作用，试图揭开其中的奥秘。
在研究方法上，研究人员主要采用了数据整合和 Meta 分析的方法。他们收集了大量已发表研究的数据，这些数据涵盖了不同的生态系统、气候条件和土壤类型。通过对这些数据进行系统分析，研究人员得以从宏观角度探究氮添加对土壤有机碳及其组分水分有效性阈值的影响。
研究结果主要围绕以下几个方面展开：
- 氮添加对 SOC 水分有效性阈值的影响：研究发现，氮添加并没有改变 SOC 含量的水分有效性阈值，在对照组和氮添加处理组中，该阈值均稳定在 0.46。不过，在阈值上下，SOC 含量与水分有效性之间的关系发生了显著变化。在阈值以下，氮添加使 SOC 含量增加了 4.62%；在阈值以上，增加了 2.66% 。这表明，虽然阈值未变，但氮添加在不同水分条件下都能促进 SOC 的积累。
- 氮添加对 POC 和 MAOC 水分有效性阈值的影响：与 SOC 不同，氮添加降低了 POC 的水分有效性阈值，并且使 POC 含量总共增加了 19.2%。而对于 MAOC，氮添加没有影响其水分有效性阈值。这一差异可能是因为 POC 与植物凋落物输入联系更紧密，而 MAOC 则更多地与微生物对有机物的加工和转化相关。
- 氮添加对微生物生物量碳和残体碳的影响：氮添加使微生物残体碳增加了 18.2%，尤其是细菌残体碳，而对真菌残体碳没有显著影响。同时，氮添加也没有改变微生物生物量碳和残体碳的水分有效性阈值。
综合研究结果和讨论部分，这项研究具有重要意义。首先，研究首次明确了 SOC 不同组分对水分有效性的阈值响应，以及氮添加对这些响应的改变。研究发现多数 SOC 组分的水分有效性阈值在 0.5 左右，这意味着当降水量低于生态系统蒸散需求的 50% 时，SOC 含量可能会发生突变。这一发现对于预测未来在氮沉降增加和降水模式改变的情况下，SOC 储量的变化以及气候反馈具有重要价值。它为科学家们进一步理解全球变化下土壤碳循环的机制提供了关键依据，也为制定针对性的土壤碳保护策略提供了科学指导，有助于维护陆地生态系统的稳定和可持续发展。该研究成果发表在《CATENA》上，为相关领域的研究开辟了新的方向，有望推动全球生态环境研究的进一步发展。
