土壤pH缓冲能力介导土地利用强度对碳氮化学计量比剖面分布的调控机制

本研究针对土地利用强度改变土壤碳氮循环的机制难题，通过对比农田转为林地与温室蔬菜系统的长期效应，发现低强度利用引发碳驱动途径（提升SOC和C:N比），高强度利用触发氮驱动途径（降低C:N比），并首次揭示土壤pH缓冲能力是调控微生物群落稳定性和养分平衡的关键中介因子。

　　

土地利用强度已知会改变土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)及其化学计量比，但其背后的生物地球化学机制和土壤恢复力的控制因素仍不明确。本研究基于过程解析土壤对长期差异化土地利用强度变化的响应。通过对比从农田转为低强度杨树林地或高强度温室蔬菜系统的相邻样地，分析两种不同质地土壤的100_?cm深度剖面。

向林地的转化启动了一条碳驱动路径：富含碳的凋落物输入使表层SOC增加，并将碳氮比(C:N)提升4.1%–18.9%。这种碳积累可能与转向真菌主导的微生物群落有关，微生物生物量碳氮比(9.6–14.1)的高值支持了这一推断。相反，高强度温室系统触发氮驱动路径：大量有机和无机氮输入显著增加了SOC和TN，但使碳氮比下降33.7%–86.6%。该现象由强化硝化作用引起，其导致土壤酸化并使土壤pH缓冲能力降低3.4%–41.6%。

关键的是，本研究识别出土壤pH缓冲能力是主要控制因子：缓冲能力较强的土壤通过维持更稳定的微生物生物量组成，减弱了这些差异化的化学计量响应，这对稳定养分有效性、缓冲土壤生态系统抵御高土地利用强度的影响至关重要。