鼎湖山站揭示土壤有机碳对氮沉降响应具有土层深度依赖性

作者：鼎湖山站   更新时间：2024-03-17

近几十年来，人为活动导致的大气氮沉降增加将极大的改变土壤有机碳储量，从而影响碳循环-气候反馈。由于表土层和深层土壤在外源植物碳输入、微生物群落结构、通气性、土壤质地等存在明显差异，因此氮沉降对不同土层深度的有机碳的影响将会有所不同甚至可能出现相反的结果。鉴于全球约一半的有机碳储量都存储在较深的土层(30cm以下)中，有必要深入了解不同土层深度有机碳对氮沉降的响应规律，以更加准确地预测碳循环-气候反馈。

基于此，中国科学院华南植物园邓琦研究组和中国科学院地球环境研究所陈骥研究组开展合作研究，通过整合全球范围的氮添加实验，探究了在短期（<5年）和长期（≥5年）时间尺度下，表层土壤（0-30 cm）和底层土壤（30-100 cm）对氮添加的响应。研究发现：（1）总体而言，氮添加显著增加表层土壤有机碳，而对底层土壤有机碳的影响并不显著；（2）氮添加持续时间是表层和底层土壤有机碳响应的最重要预测因子，其中，表层土壤有机碳随着施氮时间显著增加，与之相反，底层土壤有机碳在短期氮添加下显著增加，而在长期氮添加下出现显著下降的趋势。此外，在短期氮添加下，表层和底层土壤有机碳的响应之间存在正相关关系，而在长期氮添加下，表层和底层土壤有机碳的响应出现解耦关系。总体而言，本研究强调了土壤深度和时间在预测氮添加下土壤有机碳响应的重要性。考虑到底层土壤在有机碳封存中的关键作用，底层土壤在长期氮添加下的显著下降很有可能意味着先前的研究很可能高估了土壤在未来氮沉降加剧下的碳汇作用。

相关研究结果以“Depth-dependent responses of soil organic carbon under nitrogen deposition”为题已在线发表在生态学领域国际权威期刊Global Change Biology （IF2022=11.6，生态学排名：4/171）。中国科学院华南植物园在站博士后胡苑柳为论文的第一作者，华南植物园邓琦研究员和地球环境研究所陈骥研究员为共同通讯作者。论文链接：https://doi.org/10.1111/gcb.17247

图1 表层和底层土壤有机碳对长期氮添加的响应及解耦关系