科研进展

华南植物园发现氮富集促进陆地生态系统土壤有机碳固存新机制

  

   大气氮(N)沉降显著影响了陆地生态系统土壤有机碳动态。土壤团聚体在土壤结构稳定和土壤有机碳碳固持中起重要作用。尽管学者对N素富集影响植物非根际土壤碳动态变化开展了诸多研究,但土壤团聚体对N素富集的响应及其对有机碳固存的潜在机制尚不清楚。 

  中科院华南植物园生态中心侯恩庆博士在旷远文研究员的指导下,联合南京大学科研人员,分析了中国陆地生态系统76N添加实验数据,评估了N富集对土壤团聚体及其碳固存的影响。结果表明,N素富集显著增大了土壤颗粒的平均重量直径(+10%),提高了大团聚体比例(+6%),但降低了黏粉粒比例 -9%)。在所研究的生态系统中,大团聚体碳含量对N素富集响应(+15%)均大于非根际土壤碳含量(+5%),但微团聚体和黏粉粒碳含量对N富集的响应不显著,且N富集对土壤团聚体效应值大小因生态系统类型和施肥策略而异。此外,N富集导致的土壤pH值持续下降与土壤团聚体碳含量密切相关。N素富集通过提高大团聚体碳含量、酸化土壤和抑制微生物对土壤有机质分解途径促进颗粒有机碳的积累。研究推论,大气N沉降可促进中国陆地生态系统土壤团聚体的形成及其固碳效应。 

  该研究从土壤团聚体的角度提出了大气N沉降增加背景下我国陆地生态系统土壤有机碳积累的新机制,有望为未来深入研究大气N沉降对陆地生态系统碳循环的影响机制提供参考。 

  相关研究成果已近期发表在国际学术期刊Global change biology(《全球变化生物学》) (IF=8.555) 上。研究得到国家自然科学基金项目、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)核心团队项目和国家重点研发项目的研究资助。论文链接:https://doi.org/10.1111/gcb.15604

图1. 氮富集对土壤团聚体及其有机碳含量的影响

图2. 概念模型:土壤团聚体及其碳固存对氮富集的潜在响应机制