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为探究土壤有机氮与无机氮主导类型对凋落物分解的影响，研究人员以加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）为对象，开展 3 年实验及 reciprocal leaf litter transplant 实验。发现有机氮主导时凋落物主场分解更快，无机氮主导时则相反，揭示土壤氮素主导类型对碳氮循环的调控作用。
在生态系统的物质循环中，植物凋落物分解作为仅次于初级生产的重要过程，深刻影响着碳氮等元素的周转与生态系统功能。然而，关于凋落物分解的调控机制，学界一直存在热烈讨论。比如，“主场优势” 假说认为，由于分解者对本地植物群落的适应性，凋落物在原生环境中分解更快，但也有研究发现从沙漠到温带森林的凋落物分解未呈现主场优势，这提示该假说可能在不同环境条件下存在差异。此外，尽管土壤氮素有效性对凋落物分解的重要性早已被认知，但过往研究多聚焦于氮素绝对有效性（如土壤肥力高低），却忽视了土壤中有机氮（如游离氨基酸）与无机氮（如硝酸盐、铵盐）的相对主导类型对分解过程的影响。而现实中，不同生境下土壤有效氮的形态存在差异，有的位点以游离氨基酸为主导，有的则以无机氮为主导，这种差异为检验主场优势假说提供了新视角。
为解决上述问题，河北农业大学的研究人员开展了相关研究，旨在探究在相同土壤肥力背景下，土壤氮素从有机主导转向无机主导时，凋落物分解及其调控机制会如何变化。研究成果发表在《CATENA》上。该研究具有重要意义，它揭示了土壤氮素形态主导类型对凋落物分解的调控规律，为理解局地尺度碳氮循环过程提供了新依据。
研究主要采用了以下关键技术方法：一是开展为期 3 年的同质园实验，以入侵植物加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）为对象，构建三种土壤氮素处理（有机氮主导 ORG、无机氮主导 INO、二者共主导 CIO）的单一群落；二是在此基础上进行凋落物互移植分解实验，将不同处理下的凋落物分别置于原生（主场）和非原生（客场）土壤环境中分解；三是测定叶片转录水平、机械与化学性状、土壤微生物组成及非生物性质；四是运用结构方程模型分析各变量间的关联。
3 年同质园实验
实验于 2017 年春季开展，持续 3 年，旨在模拟田间已建立的加拿大一枝黄花种群。该植物原产北美，具有广泛的气候耐受性，常成为次生演替位点的优势草本植物，其种子借助风力传播且自交不亲和。
三种土壤氮素 regimes 下的凋落物分解
研究发现，凋落物类型与分解环境的交互作用显著影响分解速率（Flitter type × decomposition environment=3.969，P=0.021）。具体而言，INO 凋落物在主场的分解速率慢于客场，CIO 凋落物在主场和客场的分解速率无显著差异，ORG 凋落物在主场的分解速率快于客场。这表明，在有机氮主导位点呈现明显的主场优势，而在无机氮主导位点则表现为客场优势。
讨论
本研究在相同土壤肥力背景下，从与分解相关的叶片性状和土壤性质角度，综合阐释了凋落物分解过程。研究表明，土壤有机氮与无机氮的相对主导类型对二者均有显著影响。值得注意的是，本研究聚焦于土壤氮素相对有效性，而非已被广泛探讨的绝对有效性。
研究结论表明，当土壤以有机氮主导时，凋落物分解呈现主场优势，而当以无机氮主导时则转为客场优势，这一相反模式与叶片机械和化学性状以及微生物分解者的变化相关。土壤氮素主导类型的转变引发转录水平的上调和下调，且主要与叶片化学性状相关，而与机械性状无显著关联。在调控凋落物分解方面，微生物分解者的作用比凋落物潜在质量更为重要，且在分解早期，细菌分解者的作用大于真菌分解者。这些发现为土壤氮素主导类型在重塑局地碳氮循环中的关键作用提供了证据，有助于深入理解不同氮素环境下的生态系统物质循环机制，为预测全球变化下的碳氮动态提供了新的理论支撑。
