氮添加方式对亚热带人工林土壤有机碳库的影响机制

本研究通过对比林冠与林下两种氮添加方式，揭示传统实验方法可能高估氮沉降对森林土壤碳固存的促进作用。来自国内的研究团队采用梯度氮添加实验(0-50 kg N ha–1 yr–1)，发现林冠氮添加(CN)通过调节凋落物C:N比和缓解土壤酸化，促进活性POC向稳定MAOC转化，为准确评估氮沉降生态效应提供新视角。

　　

人工林通过增加植物生物量和土壤有机碳(SOC)储量来增强陆地碳固存。大气氮(N)沉降升高通过改变植物碳输入和微生物碳利用，深刻影响森林SOC平衡。多数研究采用林下氮添加(UN)模拟氮沉降，认为氮输入主要通过增加颗粒有机碳(POC)积累来促进SOC固存。然而UN方法因忽视森林冠层调节过程而受到质疑。本研究在亚热带人工林开展为期3年的梯度氮添加实验(0、25和50 kg N ha^–1 yr^–1)，同时设置林冠氮添加(CN)和UN处理，评估SOC动态对不同氮添加方式的响应。结果显示UN处理比CN处理导致更大的SOC积累。具体而言，两种UN速率均显著增加POC和总SOC浓度，但对矿物结合有机碳(MAOC)影响微弱。相反，高剂量CN处理显著增加MAOC，却不影响POC或SOC浓度。与UN处理相比，CN处理显著降低凋落物C:N比并缓解氮诱导的土壤酸化，从而加速微生物将不稳定POC转化为更稳定的MAOC。这些发现表明传统施肥实验可能高估氮沉积对森林生态系统SOC积累的益处。未来对大气氮沉降升高背景下人工林土壤碳固存的预测应明确纳入森林冠层的缓冲效应。