中国陆地生态系统土壤有机碳及其组分对模拟氮沉降的响应

摘要

【目的】中国陆地生态系统作为全球碳循环的关键组成部分，其碳汇功能对维持区域碳平衡具有重要意义。然而，在氮沉降持续加剧的背景下，土壤有机碳（SOC）及其组分对氮沉降的响应机制尚未达成明确共识。【方法】本研究基于Meta分析方法，整合中国陆地生态系统38项模拟氮沉降（氮添加）试验，包括141组颗粒态有机碳（POC）和99组矿物结合态有机碳（MAOC）观测数据，系统分析氮沉降对SOC及其组分的影响。【结果】与对照处理相比，模拟氮沉降显著提高了SOC含量（5.18%）和POC含量（12.91%），但对MAOC含量无显著影响。这种分异特征主要源于POC和MAOC在形成机制和稳定性上的差异。进一步分析表明：模拟氮沉降对SOC的促进作用在森林生态系统、高氮添加量(>100 kg/（hm²·a）)、无机氮肥施用以及短期施肥（<5年）条件下更为显著，而对POC的促进作用则在农田生态系统、高氮添加量(> 100 kg/（hm²·a）)、有机氮肥施用和短期施肥（<5年）条件下更为显著。值得注意的是，MAOC含量在所有处理条件下均未呈现显著变化。【结论】本研究揭示了氮沉降促进中国陆地生态系统SOC积累，同时改变了SOC的组分。研究表明，评估氮沉降对SOC库的影响需综合考虑生态系统类型、土壤基质属性及氮添加强度和持续时间等多个因子的协同作用。研究结果为氮沉降对中国陆地生态系统有机碳库及其功能的影响提供了新的见解，这有助于准确预测土壤有机碳动态对未来大气氮沉降的反馈作用，为制定差异化固碳减排方案提供了数据支持。

关键词

氮沉降 / 氮添加 / 全球碳循环 / 土壤有机碳动态 / 颗粒态有机碳 / 矿物结合态有机碳 / Meta分析