氮添加水平对西北荒漠草原土壤溶解性有机质分子组成的影响机制研究

这篇研究通过UV-Vis光谱、荧光光谱和FT-ICR MS技术，系统揭示了不同氮(N)添加水平(0-40 g N m-2 year-1)对西北荒漠草原土壤溶解性有机质(DOM)含量及分子组成的影响。研究发现中低氮输入(N5-N20)通过促进黄腐酸形成和微生物代谢改变DOM组成，而高氮(N40)导致肽类化合物积累。研究首次提出N10(10 g N m-2 year-1)是木质素/羧酸类环状分子(CRAMs)积累的最适水平，为理解氮沉降背景下土壤碳固存机制提供了分子水平证据。

　　

Highlight亮点

本研究首次在分子水平阐明了氮添加梯度对荒漠草原土壤DOM组成的影响规律，发现中低氮输入通过调控微生物代谢促进稳定碳组分积累，而高氮输入导致易降解组分堆积，为全球变化背景下土壤碳库管理提供了理论依据。

Effects of N addition on soil chemical properties and DOM content氮添加对土壤化学性质及DOM含量的影响

土壤有机质(SOM)和有效氮(AN)水平对氮添加呈现非线性响应。N20处理(20 g N m^-2 year^-1)显著提升SOM和AN含量，而其他处理无显著影响。这与阔叶林和内蒙古草原的研究结果一致。SOM水平取决于植物凋落物等有机质输入与微生物分解导致的碳损失之间的平衡。值得注意的是，DOM含量在中度氮添加(N5-N20)下呈现剂量依赖性增长(9.39-19.05%)，表明适量氮输入能有效促进土壤碳截留。

Conclusion结论

本研究通过光谱分析揭示了不同氮添加水平下荒漠草原表层土壤(0-20 cm)DOM的化学特征、来源及组成。中度氮输入(5-20 g m^-2 year^-1)使土壤DOM含量显著增加9.40-19.05%。高氮水平导致DOM芳香度和分子量增加，其中最高氮处理(40 g m^-2 year^-1)效应最显著。氮添加通过改变微生物碳利用效率，诱导DOM组分从易降解分子(如脂质和脂肪族化合物)向难降解化合物(木质素/CRAMs类和芳香族化合物)转变。特别值得注意的是，木质素/CRAMs类物质在N10处理出现峰值积累(增加12%)，表明在更高氮负荷产生抑制效应前，存在一个微生物生产稳定代谢产物的最适氮水平。此外，有效氮(AN)和有效钾(AK)是影响土壤DOM复杂度的关键因子。适量氮输入(N10和N20)通过提高荒漠草原土壤中难降解组分比例促进DOM积累，这既降低了微生物矿化速率，又增加了DOM净截留量。