大氣活性氮沉降增加是當(dāng)前及未來我國所面臨的主要環(huán)境問題之一。當(dāng)前研究認(rèn)為氮沉降增加可促進(jìn)森林土壤碳積累，其解釋機制可能包括三個方面，一是氮沉降可通過抑制森林土壤木質(zhì)素酶（如過氧化物酶）等酶活性而降低木質(zhì)素等物質(zhì)分解速率，從而增加土壤碳積累；二是氮沉降一般會造成土壤酸化，從而抑制土壤微生物生長及其對土壤碳的分解；三是氮沉降下礦質(zhì)土壤對淋溶碳吸附增強，進(jìn)而促進(jìn)碳積累。然而，以上解釋在不同氮沉降階段以及不同森林生態(tài)系統(tǒng)中可能存在較大差異，相關(guān)研究匱乏。針對上述問題，中科院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所常瑞英副研究員及合作者依托貢嘎山亞高山針葉林長期氮沉降實驗平臺，較為系統(tǒng)地闡述了上述三種機制在森林土壤碳積累中的作用，并基于觀測結(jié)果提出新的機制認(rèn)識。
研究結(jié)果表明，短期氮添加可促進(jìn)表土團(tuán)聚體碳的積累，但對全土碳儲量影響不大。團(tuán)聚體碳積累與氮添加下土壤呼吸抑制有關(guān)，而礦質(zhì)土壤對淋溶碳的吸附作用在短期氮添加下沒有明顯變化。氮添加下土壤呼吸的抑制與微生物降低有關(guān)，而與過氧化物及酚氧化酶活性的關(guān)系不大。土壤pH在短期氮添加下并沒有顯著降低，也就是微生物的下降與土壤酸度變化沒有直接關(guān)系。
此外，在基于土壤團(tuán)聚體分析的基礎(chǔ)上，研究發(fā)現(xiàn)表征團(tuán)聚體形成的指標(biāo)（mean weight diameter，MWD）在氮添加下增大，團(tuán)聚體的形成在一定程度上抑制了土壤呼吸（土壤呼吸隨MWD增大而顯著降低），并且團(tuán)聚體中來源于植物的新碳顯著增加。因此，氮添加促進(jìn)團(tuán)聚體形成及由此對新碳保護(hù)作用增強可能是森林土壤碳在短期內(nèi)積累的一個重要機制。
以上研究得到國家重點研發(fā)計劃及中科院青促會等項目支持，成果發(fā)表在Journal of Geophysical Research: Biogeosciences上。
原文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2018JG004877
森林土壤有機碳對氮添加響應(yīng)機制