原名：The path less taken: Long-term N additions slow leaf litter decomposition and favor the physical transfer pathway of soil organic matter formation
譯名：長期N添加減緩了凋落葉分解，并促進土壤有機質(zhì)形成的物理轉(zhuǎn)移
期刊：Soil Biology and Biochemistry
IF：7.229
發(fā)表時間：2022
第一作者：Brooke A. Eastman
通訊作者：Brooke A. Eastman
合作作者：Brooke A. Eastman, Mary Beth Adams, William T. Peterjohn
主要單位：
Department of Biology, West Virginia University, Life Sciences Building, 53 Campus Drive, Morgantown, WV, 26506, USA
Northern Research Station, USDA Forest Service, 180 Canfield Street, Morgantown, WV, 26506, USA?
研究背景：
SOM及其相關(guān)的土壤生物地球化學過程對氮添加的響應(yīng)對于預(yù)測全球土壤C庫對環(huán)境變化的響應(yīng)至關(guān)重要。將土壤有機質(zhì)(SOM)的形成理解為土壤微生物獲取有機植物輸入與化學抵抗和礦物組合保護之間的平衡，可以極大地改善我們對陸地碳庫的預(yù)測。然而，對于控制SOM形成和不穩(wěn)定的過程，以及這些過程如何受到持續(xù)的氮沉降的影響，我們的認識仍然存在不足。為了評估長期氮沉降增加如何影響凋落物分解和土壤有機質(zhì)不同組分中的分布，我們在一個長期的N施肥試驗區(qū)，將交替移植凋落葉分解研究與SOM在礦物結(jié)合(MAOM)和顆粒有機物質(zhì)(POM)組分中的分布相結(jié)合，用于理解高氮輸入條件下SOM的形成和失穩(wěn)。
科學假設(shè)：
1）凋落葉移植到氮處理土壤中的分解速度較慢，尤其是高木質(zhì)素和/或低氮含量的凋落葉;
2)添加氮的表層礦質(zhì)土壤中POM的比例較高，這是由于植物凋落物中存在較多的微生物分解的顆粒狀凋落物;
3)添加氮的表層礦質(zhì)土壤中MAOM的比例較高，這是由于微生物CUE增加所致。
研究結(jié)果：
結(jié)果表明，無論初始凋落物來自哪個流域，近30年的N添加都使施肥流域凋落葉分解速率降低了約11%。分解速率變化造成一個明顯結(jié)果是，施肥小流域土壤輕顆粒有機質(zhì)中SOM的比例比無施肥小流域高40%左右，且與土壤碳氮比呈正相關(guān)?？偟膩碚f，在溫帶森林中，N飽和通過減緩凋落葉分解速率和促進顆粒有機質(zhì)的積累改變了SOM的形成，而不是微生物處理的礦物結(jié)合態(tài)有機質(zhì)。
圖1. 4種優(yōu)勢樹種凋落物分解的初始凋落物質(zhì)量百分比
圖2. 施氮和未施氮地區(qū)SOM的土壤密度分級結(jié)果
圖3. 施氮和未施氮地區(qū)土壤總碳中輕POM的含量與土壤碳氮比呈顯著正相關(guān)
結(jié)論:
施氮顯著降低了凋落葉的分解速率，并影響了植物在不同SOM組分中的投入。SOM及其相關(guān)的土壤生物地球化學過程對N添加的響應(yīng)對于預(yù)測全球土壤C庫對環(huán)境變化的響應(yīng)至關(guān)重要。將SOM的穩(wěn)定對氮沉降和有效性聯(lián)系起來的植物-微生物相互作用的復雜響應(yīng)可能是預(yù)測未來陸地碳儲量和為碳固存做出森林管理決策的關(guān)鍵組成部分。