模拟氮沉降对土壤溶解有机碳淋溶的影响：来自亚热带地区Abies georgei（Orr）林地为期3年的野外研究证据

《Case Studies in Chemical and Environmental Engineering》：Effects of simulated nitrogen deposition on soil dissolved organic carbon leaching: Evidence from a 3-year field study in Abies georgei (Orr) woods of subtropical regions

　　

Jiyou Yuan|Yun Wang

摘要

溶解有机碳（DOC）是森林土壤中碳循环的重要组成部分。然而，关于森林生态系统中DOC淋溶的研究仍然有限，且一些关键机制尚未得到充分理解。本研究通过2021年至2023年在亚热带Abies georgei（Orr）森林生态系统中的野外实验，探讨了氮（N）富集条件下土壤DOC淋溶的方向、机制及季节性变化。实验中施加了四种不同水平的NH₄NO₃（分别为0、5、15和30公斤氮/公顷/年），以评估有机层（O层）以及有机层与20–40厘米厚矿物层（M层）结合部分的DOC淋溶情况。结果表明，在前两年中，低氮输入对O层中的DOC淋溶没有显著影响，但在第三年观察到淋溶量有所减少；相比之下，中高氮输入在整个研究期间始终抑制了O层中的DOC淋溶。在M层中，所有氮处理对DOC淋溶均无影响。O层中的DOC淋溶遵循春季 > 秋季 > 夏季的季节性变化规律，并受到中高氮输入的抑制，其中低氮输入仅在2023年表现出显著效果。而M层对氮添加没有响应，其DOC通量较低。两层土壤中DOC淋溶的季节性变化明显，主要受非生物因素（如温度条件、降雨量和凋落物沉积）的影响。氮富集促进了微生物生物量的积累，并增强了纤维素酶和酚氧化酶的活性，这表明观察到的DOC淋溶减少并非由于DOC生成量减少所致。尽管在三年期间土壤pH值基本未受氮补充的影响，但仍呈现下降趋势，因此需要长期监测。总体而言，这些发现表明氮对DOC淋溶的调控作用在不同土壤层之间存在差异：氮输入减少了O层中的DOC淋溶，可能有助于提高土壤碳库的稳定性和积累。