暖温带森林生态系统土壤有机碳组分对氮磷添加的响应机理

Enhanced nitrogen (N) deposition may accelerate phosphorus (P) deficiency, thereby influencing soil organic carbon fractions in forest ecosystems. However, it is unclear how P availability would affect soil organic carbon fractions and how it would interact with N deposition. In this project, based on previous study, we will investigate soil organic carbon fractions in response to long-term N and P additions in warm temperate forest ecosystem in China. The research will focuse on the underlying mechanisms of soil organic carbon fractions in response to long-term N and P additions in forest. The ecological processes associated with soil organic carbon turnover will be investigated, including litter decomposition, fine root biomass, soil respiration and leaching of dissolve organic carbon. This study will not only provide reliable data set for models to assess carbon sequestration potential in regional forests under changing environment but also theory basis for sustainable practices for forest managements and environmental protection.

氮沉降的持续增加促使生态系统由氮限制转变为磷限制，进而影响森林生态系统土壤有机碳组分及动态，但是磷及氮磷交互作用如何影响土壤有机碳组分及其可能的机理尚未清楚。本项目在前期研究的基础上，利用鸡公山暖温带森林氮磷添加长期试验样地，开展氮磷添加及其交互作用对土壤有机碳组分（包括可溶性有机碳、微生物生物量碳、轻组有机碳、重组有机碳）的影响研究。通过综合考虑凋落物分解、细根周转、土壤呼吸及可溶性有机碳淋失等与土壤碳库周转密切相关的生态系统过程，分析氮磷添加及其交互作用影响土壤有机碳组分变化的潜在生物学机理。本项目旨在：①阐明暖温带森林土壤有机碳组分对氮磷添加及其交互作用的响应特征；②揭示氮磷及其交互作用对暖温带森林土壤有机碳组分影响的机理。本项目不仅可以为预测森林生态系统碳储存潜力的模型提供可靠的基础参数，而且也为该区域的森林管理和环境保护决策提供理论依据，为实现固碳减排的目标提供理论支持。

氮磷是陆地生态系统的主要限制因子，不仅影响植物生长，还会影响生态系统土壤有机碳含量及动态。氮磷添加对暖温带森林土壤有机碳的影响机制并不清楚。本项目利用鸡公山暖温带森林氮磷添加试验样地，开展氮磷添加及其交互作用对土壤有机碳（土壤总有机碳、可溶性有机碳及微生物生物量碳）的影响研究。结果表明，氮磷添加均显著降低了土壤pH，氮添加及氮磷共同添加均显著增加了土壤全氮及无机氮含量，而磷添加不显著。氮添加显著降低了土壤速效磷含量24%，而磷添加及氮磷共同添加分别增加土壤速效磷含量2.7倍和2.5倍。氮磷添加降低了土壤细菌PLFA，而氮磷共同添加增加了细菌PLFA。氮添加、磷添加及氮磷共同添加分别显著增加了真菌细菌比。氮磷添加对凋落物量及细根生物量无显著影响。磷添加及氮磷共同添加均增加了土壤呼吸的季节平均值，而氮添加降低了土壤呼吸。氮添加降低了土壤可溶性有机碳和微生物碳，磷添加及氮磷共同添加均增加了土壤微生物碳。CCA分析表明土壤pH、速效磷、土壤真菌细菌比及土壤呼吸均显著影响土壤有机碳而土壤全氮、全磷、无机氮、凋落物量及细根生物量影响不显著。其中真菌细菌比对土壤有机碳的变异解释度最高，说明土壤微生物群落结构可能对土壤有机碳含量起着重要作用。