长期氮添加通过不同的植物介导和土壤介导途径改变恢复草地表层土壤有机碳组分

《Plant and Soil》：Long-term nitrogen addition alters topsoil SOC fractions via contrasting plant- and soil-mediated pathways in restored grasslands

　　

摘要

研究目标

围封禁牧时长和氮（N）添加均能调控土壤有机碳（SOC）组分，但其在不同恢复阶段的作用尚不明确。

研究方法

2013年，我们在中国黄土高原的三个样地开展了一项为期12年的氮添加实验，这三个样地在初始阶段的围封时长分别约为10年、20年和30年，到2024年采样时围封时长分别约为21年、31年和41年。我们测定了地上生物量、Shannon多样性指数、土壤pH值及无机氮有效性，以及0–20 cm土层的土壤有机碳组分。

研究结果

中期（20年）围封样地的地上生物量最高，而短期（10年）围封样地的植物多样性最高。在后者中，氮添加增加了地上生物量但降低了植物多样性。不同围封时长草地中土壤有机碳对氮添加的响应存在差异。氮添加降低了颗粒态有机碳（POC；0.4%–37%）及POC/SOC比值，同时提高了矿物结合态有机碳（MAOC；0.6%–32%）及MAOC/SOC比值。结构方程模型揭示了氮添加、地上生物量、土壤pH值、无机氮有效性及土壤有机碳组分之间的关联。围封时长与土壤有机碳、颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳呈正相关，而氮添加与较高的地上生物量和无机氮有效性相关，但会导致土壤pH值降低。

研究结论

总体而言，长期氮添加改变了不同围封时长草地表层土壤有机碳组分的组成，并与地上生物量、土壤pH值及无机氮有效性的同步变化相关。这些发现为理解草地土壤有机碳组分对长期氮添加的响应机制提供了有益见解。