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(zhǎng)期N添加減緩了凋落葉分解，并促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)形成的物理轉(zhuǎn)移
期刊：Soil Biology and Biochemistry
IF：7.229
發(fā)表時(shí)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(xué)過程對(duì)氮添加的響應(yīng)對(duì)于預(yù)測(cè)全球土壤C庫對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)至關(guān)重要。將土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)的形成理解為土壤微生物獲取有機(jī)植物輸入與化學(xué)抵抗和礦物組合保護(hù)之間的平衡，可以極大地改善我們對(duì)陸地碳庫的預(yù)測(cè)。然而，對(duì)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(rèn)識(shí)仍然存在不足。為了評(píng)估長(zhǎng)期氮沉降增加如何影響凋落物分解和土壤有機(jī)質(zhì)不同組分中的分布，我們?cè)?/span>一個(gè)長(zhǎng)期的N施肥試驗(yàn)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(jī)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(xué)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(gè)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(gè)明顯結(jié)果是，施肥小流域土壤輕顆粒有機(jī)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(jìn)顆粒有機(jī)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(jī)質(zhì)。
圖1. 4種優(yōu)勢(shì)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(jí)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(xué)過程對(duì)N添加的響應(yīng)對(duì)于預(yù)測(cè)全球土壤C庫對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)至關(guān)重要。將SOM的穩(wěn)定對(duì)氮沉降和有效性聯(lián)系起來的植物-微生物相互作用的復(fù)雜響應(yīng)可能是預(yù)測(cè)未來陸地碳儲(chǔ)量和為碳固存做出森林管理決策的關(guān)鍵組成部分。