氮添加对我国喀斯特农田和森林生态系统土壤有机碳及其组分影响的Meta分析

来源：环境科学杂志2024年第1期北京时间：

作者：闫宇鹏,张博涵,周志东,陈远其

单位：湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院, 地理环境与双碳研究所, 湘潭 411201,湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院, 地理环境与双碳研究所, 湘潭 411201,湖南科技大学生命科学与健康学院, 湘潭 411201,湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院, 地理环境与双碳研究所, 湘潭 411201,中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所, 北京 100091

摘要：近年来随着人类活动加剧,大气氮（N）沉降持续增加. 氮沉降影响生态系统的碳（C）循环,尤其是喀斯特脆弱生态系统. 喀斯特生态系统被认为是重要的碳库,为评估N沉降对其C组分的影响,通过收集整理截至2023年3月底已经发表的14篇英文文献,共460组实验数据,利用Meta分析研究方法,分析了不同水平的N添加对喀斯特生态系统土壤有机碳（SOC）及其组分[土壤可溶性有机碳（DOC）、 土壤微生物生物量碳（MBC）、 颗粒有机碳（POC）和土壤易氧化有机碳（ROC）]的影响. 结果表明：①N添加水平[≤ 50 kg·（hm2·a）-1、 50 ~ 100 kg·（hm2·a）-1和>100 kg·（hm2·a）-1,以N计]影响农田和森林土壤SOC及活性组分含量对N添加的响应. 低N和高N添加显著提高了农田土壤SOC含量,中N添加则显著增加森林土壤SOC含量；高N添加增加农田土壤活性碳含量；中、 低N增加森林土壤活性碳含量. ②不考虑N添加水平时,N添加显著提高农田和森林土壤有机质（SOM）矿化,并增加农田土壤SOC含量；不同活性组分的响应存在差异,农田土壤POC和ROC含量增加,但DOC没有显著变化；森林土壤DOC和POC含量增加,但对MBC无显著影响. ③农田和森林土壤SOC及其组分对N添加的响应比（RR）受不同环境因子的影响. 在农田系统中,土壤SOC的响应比受年平均气温和土壤pH的影响,DOC响应比则受年平均气温、 年均降水量及施N量的影响,POC响应比仅与施N量有关；在森林系统中,年平均气温、 年均降水量和土壤pH显著影响土壤SOC的响应比,对DOC、 POC和MBC响应比的影响不显著. 上述结果表明,N添加有利于喀斯特农田和森林土壤SOC含量的增加,促进其土壤碳汇能力提升,但该效应受施N量的影响. 研究结果为预测未来气候变化背景下喀斯特农田和森林生态系统土壤碳汇功能提供了科学依据.

关键词：氮添加,喀斯特生态系统,碳循环,农田土壤,森林土壤,碳汇,