原名：Canopy and understory nitrogen additions differently affect soil microbial residual carbon in a temperate forest
譯名：林冠和林下氮素添加對溫帶森林土壤微生物殘體碳的影響不同
期刊：Global Change Biology
IF：10.8
發(fā)表日期：2024.7（網(wǎng)絡首發(fā)2024.7）
第一作者：Yuanqi Chen，湖南科技大學
對森林的研究主要集中在林下加氮對微生物和微生物殘體的影響上，但對自然界氮沉積的主要途徑——植物冠層氮沉積的影響還沒有明確的探討。本文研究了10年N添加量(25和50 kg N ha?1yr?1)和模式(冠層和林下)對溫帶闊葉林土壤微生物殘體的影響。
（1）N的添加減輕了微生物對N的限制，增加了土壤中微生物生物量和微生物殘體碳；
（2）冠層氮的截留減少了直接進入土壤的氮量，所以林下N的添加對微生物殘體的影響比冠層N的添加更強。
（1）本研究在中國河南省雞公山國家級自然保護區(qū)大別山國家級森林生態(tài)系統(tǒng)野外觀測研究站(北緯31°46′~ 31°52′，東經(jīng)114°01′~ 114°06′)進行；
（2）共隨機設4個區(qū)組。每個塊包含5個處理：CT(對照，不添加氮素)、CN25 (25 kg N / ha?1yr?1冠層添加氮素，低氮)、CN50 (50 kg N /ha?1yr?1冠層添加氮素，高氮)、UN25 (25 kg N / ha?1yr?1林下添加氮素，低氮)和UN50 (50 kg N / ha?1yr?1林下添加氮素，高氮)；
（3）施氮方式為NH4NO3溶液，4 ~ 10月每月施氮(每年7次)。為了增加樹冠N，在每個地塊的中心設置了一個35米高的塔，以支持灑水裝置和抽水裝置，將N溶液輸送到森林樹冠上（圖1）；
（4）2022年7月，對應施氮第10年，分別在0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm深度采集土壤樣品，共40個樣品；
（5）測定指標：pH、有機碳、全氮、全磷、磷脂脂肪酸、氨基糖。
圖1.正常處理中的三個噴撒系統(tǒng)。
（1）在0~10 cm土層，無論添加方式如何，N的添加都使土壤pH降低；與CT相比，CN25、CN50和UN50土壤全氮濃度顯著增加。在10~20 cm層，盡管土壤pH趨于較低，土壤有機碳和全磷濃度似乎較高(表1)。
表1.施氮第10年各處理土壤理化性質(zhì)
（2）無論冠層還是林下模式，N添加對土壤微生物PLFA均無顯著影響（表2），這表明微生物群落組成沒有改變。此外，在60 d的孵育期內(nèi)，N添加對有機碳礦化率沒有影響（表3）。
表2.施氮量對土壤微生物生物量和群落組成的影響。
表3.N添加對整個育成期平均有機碳礦化率(mg CO2 kg?1?干土 d?1))的影響。
（3）高N添加能顯著提高0 ~ 10 cm土壤氨基糖濃度。在10~20 cm土層，CN50與CN25均顯著提高了MurN濃度(圖2)。高N添加增加了0~10 cm土壤的MRC，而在10~20 cm層，CN50顯著提高了真菌MRC、細菌MRC和總MRC(圖4b)。
圖2.各土層中氨基酸(MurN)、半乳糖胺(GalN)、葡萄糖胺(GluN)和總氨基糖(total AS)的濃度。
圖4.各土層土壤微生物殘體C (MRC)及其對土壤有機C (SOC，%)的相對貢獻。
（4）總氨基葡萄糖或GalN對SOC的相對貢獻僅在0~10 cm土層中與AMF的PLFAs呈正相關，而與10~20 cm土壤中的任何研究參數(shù)無關(圖5)。在0~10 cm土壤中，MRC(真菌、細菌總和)與土壤pH呈負相關，而與細菌、真菌、放線菌和總微生物的SOC、TN和PLFAs呈正相關。在10~20 cm層，MRC(真菌、細菌總和)與土壤pH值不顯著相關，但與細菌、AMF、放線菌和總微生物的SOC、TN和PLFAs呈正相關(圖5)。
圖5.各土層中微生物殘體與土壤理化性質(zhì)之間的Pearson相關性
（1）林下N添加可能低估了N沉積對MRC的影響，特別是在底土中，單獨的微生物生物量不能準確預測N添加對微生物源C的影響；
（2）N添加對根沉積、微生物更替和微生物C利用效率的影響能從微生物角度揭示土壤C積累機制的關鍵過程。因此，有必要結合冠層氮吸收過程和微生物源性碳有效性來預測未來氮沉降速率情景下森林土壤碳動態(tài)。
更多檢測相關訊息so栢暉生物了解~