亞熱帶森林土壤通常被認(rèn)為是富氮或貧磷，因此氮和磷輸入不僅會(huì)影響亞熱帶森林土壤養(yǎng)分循環(huán)，而且還會(huì)影響土壤碳循環(huán)和碳儲(chǔ)量。微?生物殘?bào)w碳在調(diào)節(jié)森林土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性中起著重要作用，但長(zhǎng)期氮和磷輸入對(duì)不同土壤層微生物殘?bào)w碳的影響仍不清楚。了解不同土層深度微生物殘?bào)w碳的驅(qū)動(dòng)因素對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)森林土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性和碳儲(chǔ)量至關(guān)重要。

中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心范琳杰博士在鄭棉海副研究員的指導(dǎo)下，依托廣東省鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站的長(zhǎng)期氮磷添加試驗(yàn)平臺(tái)，選取兩種典型的亞熱帶人工林，即大葉相思林（豆科林，Acacia auriculiformis）和尾葉桉林（非豆科林，Eucalyptus urophylla）為研究對(duì)象，探索兩種亞熱帶人工林土壤微生物殘?bào)w碳在不同土層的變化及其對(duì)長(zhǎng)期氮和磷添加的響應(yīng)機(jī)理。經(jīng)過長(zhǎng)期（12年）的氮磷添加處理，發(fā)現(xiàn)不同土層微生物殘?bào)w碳濃度的響應(yīng)存在差異。長(zhǎng)期氮和磷添加對(duì)表層土壤（0-20cm）的微生物殘?bào)w碳濃度沒有顯著影響。磷添加顯著降低了兩種人工林深層土壤（20-40cm）的微生物殘?bào)w碳濃度，而氮添加僅降低了尾葉桉林深層土壤微生物殘?bào)w碳濃度，對(duì)大葉相思林的影響不顯著。氮和磷同時(shí)添加降低了大葉相思林的深層土壤微生物殘?bào)w碳濃度，但對(duì)尾葉桉林沒有顯著影響。

進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，深層土壤的微生物殘?bào)w碳主要受微生物屬性和礦物保護(hù)的影響，而在表層土壤中，植物碳輸入和礦物保護(hù)的作用更為重要。對(duì)于深層土壤而言，磷添加導(dǎo)致微生物周轉(zhuǎn)和鈣結(jié)合碳濃度降低，從而減少了微生物殘?bào)w碳的積累。雖然表層土壤微生物周轉(zhuǎn)和鈣結(jié)合碳也減少，但由于表層凋落葉分解速度加快及微生物量增加，植入碳的輸入和微生物量的增加可能彌補(bǔ)了表層微生物殘?bào)w碳的減少，導(dǎo)致表層土壤微生物殘?bào)w碳濃度無顯著變化。這項(xiàng)研究表明，長(zhǎng)期大氣氮沉降和土壤磷缺乏可能會(huì)影響亞熱帶森林底層土壤碳的穩(wěn)定性，未來研究需要更多地關(guān)注森林不同土層（尤其是底層土壤）有機(jī)碳的穩(wěn)定性及其驅(qū)動(dòng)機(jī)理，這對(duì)于準(zhǔn)確理解和預(yù)測(cè)亞熱帶森林土壤固碳潛力至關(guān)重要。

相關(guān)研究結(jié)果已近期發(fā)表在全球變化領(lǐng)域期刊Global Change Biology（《全球變化生物學(xué)》）上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園范琳杰博士為論文的第一作者，鄭棉海副研究員為通訊作者。華南植物園莫江明研究員、武東海研究員等參與了該項(xiàng)研究工作。該項(xiàng)研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)-青年科學(xué)家項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.17210

圖1. 氮和磷添加對(duì)豆科和非豆科人工林不同土層微生物殘?zhí)嫉挠绊?/span>

圖2. 氮和磷添加下豆科和非豆科林不同土層微生物殘?bào)w碳的響應(yīng)機(jī)制