《Forests》：Soil Carbon and Nitrogen Responses to Root and Litter Removal Depend on Experimental and Environmental Context: A Meta-Analysis
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环境变化可改变地上与地下植物输入，进而影响土壤碳（C）与氮（N）循环及其耦合关系。然而，土壤C与N对根系去除和地上凋落物（以下简称凋落物）去除的差异化响应及调控因素仍不清楚。研究人员开展了一项整合分析，量化根系与凋落物去除后土壤C与N的变化，并识别与之相关的调
环境变化可改变地上与地下植物输入，进而影响土壤碳（C）与氮（N）循环及其耦合关系。然而，土壤C与N对根系去除和地上凋落物（以下简称凋落物）去除的差异化响应及调控因素仍不清楚。研究人员开展了一项整合分析，量化根系与凋落物去除后土壤C与N的变化，并识别与之相关的调控因素。研究人员发现：（1）凋落物去除使土壤有机碳（SOC）、溶解性有机碳（DOC）、全氮（TN）、微生物生物量氮（MBN）、铵态氮（NH4+）浓度及氧化亚氮（N2O）排放显著降低11%–30%，而根系去除使硝态氮（NO3?）浓度增加88%；（2）在根系或凋落物去除下，微生物生物量碳（MBC）与MBN的响应比无相关性，而TC与TN浓度的响应比呈正相关；（3）根系与凋落物去除对土壤C与N的影响随季节和土层变化，秋季、冬季及表层土壤（0–10 cm）响应最强；（4）这些响应主要受叶型调节，其次受生态系统类型、海拔、年均降水量、土壤属性及实验时长调节。总体而言，研究结果阐明了植物输入改变如何影响土壤C与N库，并识别出效应最强的条件，从而为全球变化下的C与N循环预测提供依据。
研究背景方面，根系与地上凋落物是土壤C与养分的主要来源，全球变化与人类活动改变植物生产力，进而改变植物输入的数量与质量，对土壤C储存与N动态产生深远影响。土壤C通过团聚体与矿物吸附被物理化学保护，植物输入经团聚体性质与矿物吸附能力等多路径调节SOC稳定性；土壤N形态多样，其响应反映微生物固持、矿化、硝化与淋失等多路径平衡。C与N循环通过底物供应与微生物代谢相互联结，但在环境转变中若不同步变化则耦合关系可能偏移。以往研究多聚焦单一生态系统或单一输入处理，对根系与凋落物去除的差异化与交互效应认识有限，且不同研究间因季节、土层、实验时长等条件差异导致结论不一致。因此，研究人员整合1992–2025年51篇文献1301对观测数据，评估根系去除、凋落物去除及二者同时去除对土壤C与N变量的影响，并分析季节、土层、叶型、生态系统类型、地理特征、气候、土壤属性与实验时长的调节作用。该研究发表于《Forests》。
关键技术方法上，研究人员检索Web of Science与CNKI截至2025年4月的同行评审文献，筛选田间原位操纵实验（根系去除采用开沟法排除活根，凋落物去除为地上凋落物移除），要求每处理至少3重复且报告均值与样本量，最终纳入51篇出版物的1301对观测，其中凋落物去除43项、根系去除14项、同时去除5项。效应量采用自然对数响应比（lnRR），以实验重复数计算权重避免方差相关偏倚，利用线性混合效应模型（lme4包，R 4.4.1）将初级研究身份作为随机效应、调节变量作为固定效应，整体效应经95%置信区间回传转换；发表偏倚通过漏斗图与Egger回归检验。
研究结果部分，3.1节“植物残体去除后土壤C与N响应的差异与相关”指出，凋落物去除显著降低了SOC、DOC、MBN、TN、无机氮（IN）、NH4+与N2O排放（降幅11.4%–27.9%），根系去除仅使NO3?显著增加88.2%，同时去除显著降SOC与TN且升C:N比；TC与TN的lnRR正相关，MBC与MBN的lnRR无相关。3.2节“根系与凋落物去除下土壤C与N响应的驱动因素”显示，季节调节凋落物去除效应，秋冬季表层（0–10 cm）响应最强；叶型调节强于季节与土层，阔叶林根系去除影响TC，针叶林影响TN与NO3?；森林与灌木丛凋落物去除降SOC与TN，草原仅降SOC；土壤黏粒、pH、MAP等调节部分变量，纬度与MAT无显著调节。
讨论部分总结：凋落物去除切断主要C输入并改变反硝化，使微生物在资源受限下调整生理，MBN降而MBC不变，TC与TN协同降但C:N比未变，不能据此判定C-N耦合未变；根系去除消除植物吸N途径并缓解酚酸对硝化抑制，致NO3?积累，但稳定TN库缓冲了总N响应。同时去除因消除大部分植物源输入且微生物偏好低C:N有机质而损失更甚。季节上秋季凋落高峰与降雨减少放大表层C降，夏季根去除的可利用N被微生物固持；土层上凋落输入脉冲集中于表层，根系虽向深层贡献但表层根密度高。叶型方面阔叶凋落叶质优促细菌分解与SOC积，针叶释酚抑硝化且依赖外生菌根（ECM）破顽固有机N，故根去除在针叶林显著降TN。生态系统上森林菌根网络缓冲、灌木丛资源受限放大、草原地下分配高但凋落移除限微生物C利用。环境因子中高MAP增强淋失与干湿交替胁迫，高pH利硝化，实验时长对稳定C库效应难检但NH4+随时长负向。研究局限为同时去除数据少、南半球样本缺。
结论部分翻译：该整合分析表明，根系与凋落物去除对土壤N变量效应不同，根系去除对土壤C变量无显著总体效应，同时去除对C:N比有复杂效应；根、凋落物去除下TC与TN变化正相关而微生物C与N变化不相关。响应随季节、土层、叶型、生态系统、地理、气候、土壤属性与实验时长变异，但凋落物去除不受地理变量显著调节，根系去除对土壤N不受地理气候与实验时长显著调节。研究受同时去除数据有限及南美、大洋洲、非洲数据稀缺限制。综上，结果厘清了土壤C与N对根与凋落物去除的响应及其调节因子，提升了对植物输入生物地球化学循环的理解。
