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摘要：土壤有机碳是陆地生态系统最大的碳汇，在减缓全球气候变化中起着重要的作用。人为N输入引起的生态系统中活性氮的增加显著影响着SOC的动态变化。然而，在全球范围内，氮素添加对土壤有机质和矿质元素层SOC的影响仍存在不确定性。通过分析了一个跨越60年的全球369个地点的大型实验数据集，以探索SOC对N添加的时间动态。结果表明：施氮显著提高了土壤有机碳含量，增幅为4.2%（2.7%~ 5.8%）；长期施氮条件下，土壤有机碳的增加主要是由于植物碳向土壤的输入增加，同时土壤微生物生物量和呼吸强度降低，从而减少了碳的分解和放大损失。本研究表明，随着时间的推移，氮的添加将增强土壤有机碳的固存，并有助于减缓未来的气候变化。
关键词：氮添加；土壤有机碳；土壤呼吸
文 章 信 息
译名：全球土壤有机碳对长期氮添加的放大响应
发表时间：2020年12月17日
期刊IF：10.8（2023）
第一单位：南京林业大学生态系
通讯单位：南京林业大学生态系
文 章 亮 点
1.土壤有机层和矿质层中SOC的增加随N添加持续时间被放大。
2.氮添加对SOC的积极影响与生态系统类型、年平均温度和降水量无关。
文 章 简 介
1. 研究意义
全球氮（N）循环已经被过量的活性N（例如氮肥）输入所改变，并且在未来将继续增长。生态系统碳（C）循环及其对气候变化的反馈可通过增加氮负荷来改变，因为C和N循环是紧密耦合的，而土壤储存的碳多于植被和大气的总和，因此，氮素添加引起的土壤有机碳（SOC）的轻微变化可能会对全球气候变化产生重大影响。因此，了解土壤有机碳对生态系统氮失衡的响应对于应对未来气候变化至关重要。2. 研究方法
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3. 研究结果
3.1. 土壤有机碳含量和蓄积量对施氮的响应
在全球范围内，施氮显著增加了土壤有机碳含量，施氮持续时间较长（≥12年）的影响最大。对于所有生态系统、气候和处理时间长度的平均值，氮添加使SOC含量增加了4.2%（P＜0.001）（Fig.2a）。N添加对SOC的这种积极作用随着N处理持续时间而放大（P＜0.05）（Fig.2）。在不同的处理持续时间中，在中等（3-12年）和长（≥12年;）持续时间中的N添加增加了SOC含量，但在短持续时间研究中没有增加（＜3年）（Fig.2a）。氮添加增加了有机层中的SOC含量，并且在两个土层中随时间增加而增加（Fig.3）。3.2. C输入对N添加的响应
在所有研究中，氮添加增加了地上植物C输入。平均而言，N添加刺激地上植物生物量和凋落物（P＜0.001）。这些积极作用不随实验持续时间而变化（p > 0.05），但随N添加率而增加（P＜0.001）；DOC是SOC的不稳定组分，强烈依赖于植物C输入，随着N的添加平均增加6.7%（P＜0.05）（Fig.4a）。氮添加增加了总RB和Ra，但不增加FRB。尽管总RB随时间显著增加（P＜0.05），FRB随时间略微增加（P = 0.085），但总RB和FRB的响应在不同的N添加持续时间之间没有差异（Fig.4b）。![]()
3.3. 呼吸作用C损失对氮添加的响应
N添加显著降低Rh（P＜0.001），但不降低总Rs（P＞0.05）；N添加降低了土壤pH（P＜0.001），从而显著降低了MBC（P＜0.001），N添加对MBC的负面影响也随着N添加持续时间和速率两者的增加而增加（P＜0.05）；在短期研究中，N添加不影响MBC（P＞0.05），在中期和长期内，MBC随着N添加而显著下降（P＜0.05）（Fig.4c）。4. 主要结论
对新的全球实验数据集的分析为氮添加显著增加SOC提供了证据。我们分析中的SOC变化突出显示，目前对氮添加引起的碳封存的估计，还没有考虑土壤层面中的碳动态，大大低估了长期氮添加对陆地生态系统的影响。研究结果表明，随着时间的推移，持续添加氮可以增加陆地生态系统中土壤有机层和矿物层的有机碳固存，并有助于缓解未来气候变化。Reference:
Xu C, Xu X, Ju C, et al. Long‐term, amplified
responses of soil organic carbon to nitrogen addition worldwide[J]. Global
Change Biology, 2021, 27(6): 1170-1180.
原文链接：
https://doi.org/10.1111/gcb.15489
本期分享来自2022级农艺与种业专业硕士研究生杨富贵
