長(zhǎng)期氮磷添加對(duì)亞熱帶森林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及其組分的影響

摘要：【目的】長(zhǎng)期高氮（N）沉降對(duì)具有磷（P）限制的亞熱帶森林土壤有機(jī)碳（SOC）及其儲(chǔ)量具有影響，探究長(zhǎng)期N添加下活性SOC、土壤有機(jī)氮（SON）組分對(duì)有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響，為亞熱帶森林土壤的碳（C）固存能力以及亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供依據(jù)?！痉椒ā吭诎不帐∑铋T(mén)縣查灣自然保護(hù)區(qū)的常綠闊葉林內(nèi)，選取中坡和坡頂兩個(gè)區(qū)位，各設(shè)置3種不同的N、P添加處理，即對(duì)照（CK，每年N、P添加量為0 kg/hm2）、N添加（N，每年N添加量為100 kg/hm2）、N+P添加（N+P，每年N添加量為100 kg/hm2、P添加量為50 kg/hm2），各處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)樣地，大小為30 m×15 m，共18塊樣地。自2011年5月開(kāi)始，進(jìn)行為期10年的N及N+P添加野外模擬試驗(yàn)。于2020年10月，采集不同處理樣地內(nèi)[0，40）cm土層的土壤樣品，測(cè)定SOC含量及儲(chǔ)量、活性SOC組分、SON組分以及其他土壤基本理化性質(zhì)。將采集的土樣平均分成兩份，一部分土樣自然風(fēng)干壓碎后過(guò)孔徑0.25 mm篩，用于測(cè)定土壤SOC及TN含量。另一部分鮮土樣經(jīng)不同處理后，用于測(cè)定SOC、SON組分及其他理化性質(zhì)。【結(jié)果】與對(duì)照相比，連續(xù)10年N及N+P添加并未顯著改變SOC儲(chǔ)量，但顯著降低土壤微生物生物量碳、氮。相關(guān)性分析結(jié)果表明，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量與大多數(shù)土壤理化性質(zhì)密切相關(guān)，除溶解性有機(jī)碳外，與其余有機(jī)碳氮組分均極顯著正相關(guān)。另外，有機(jī)碳儲(chǔ)量與pH、土壤容重呈顯著負(fù)相關(guān)。線(xiàn)性回歸分析結(jié)果顯示，顆粒有機(jī)碳、氮對(duì)有機(jī)碳儲(chǔ)量的解釋率分別為75.4%、71.7%，微生物生物量碳、氮對(duì)有機(jī)碳儲(chǔ)量的解釋率分別為26.0%、49.3%；而土壤可溶性有機(jī)碳與有機(jī)碳儲(chǔ)量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，可溶性氮對(duì)有機(jī)碳儲(chǔ)量的解釋率僅為11.4%?！窘Y(jié)論】長(zhǎng)期添加N及N+P后，土壤微生物生物量碳氮含量顯著下降，并可能不利于土壤有機(jī)碳存量，而顆粒有機(jī)碳氮是對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量影響最大的組分。

關(guān)鍵詞：氮磷添加;土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量;有機(jī)碳組分;有機(jī)氮組分;亞熱帶森林

中圖分類(lèi)號(hào)：S718"""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1000-2006（2024）05-0139-08

Effects of long-term nitrogen and phosphorus additions on soil organic carbon storage and its components in a subtropical forest

CHEN Leiru1， WEN Zhengyu1，2， XU Xiaoniu1*， YIN Ruoyong1， GAO Yu1

（1. College of Forestry and Landscape Architecture， Anhui Agricultural University， Hefei 230036， China; 2. Anhui Science and Technology University， Chuzhou" 233100， China）

Abstract： 【Objective】The aim of the present study is to simulate the effects of long-term nitrogen （N） deposition on soil organic carbon （SOC） and organic carbon storage in subtropical forests with phosphorus （P） limitation to investigate the effects of active SOC and soil organic nitrogen （SON） components on organic carbon storage under long-term N addition， as well as to provide the basis for soil carbon （C） sequestration capacity and sustainable management of subtropical forest ecosystems.【Method】In an evergreen broad-leaved forest of Zhawan Nature Reserve， Qimen County， Anhui Province， two sites were selected， the middle slope and flat ridge， for the present study. Three different N and P addition treatments were designed at each site as follows： control （CK， N and P addition of 0 kg/hm2 per year）， N addition （N， N addition of 100 kg/hm2 per year）， and N+P addition （N+P， N addition of 100 kg/hm2 and P addition of 50 kg/hm2 per year）. There were three replicate plots of 30 m × 15 m for each treatment， with a total of 18 sampling plots. In October 2020， soil samples were collected from the 0-40 cm layer in each plot to determine SOC content， SOC storage， active SOC fraction， SON fraction， and other basic physicochemical properties. The collected soil samples were divided into two parts. One part of the soil sample was naturally air-dried， crushed， and passed through a 0.25 mm sieve for the determination of soil SOC and total nitrogen （TN） content. The other part of the soil sample was treated differently to determine soil SOC， SON fraction， and other physicochemical properties to investigate the effect of long-term simulated N deposition on the organic carbon storage capacity of subtropical forest soils， as well as the effects of SOC and SON fractions on organic carbon storage. 【Result】Compared to the CK treatment， N and P additions did not significantly change the SOC content and storage， but it significantly reduced the soil microbial biomass carbon （MBC） and microbial biomass nitrogen （MBN） contents. Correlation analysis showed that SOC storage was significantly and positively correlated with most soil physical and chemical properties but significantly and negatively correlated with pH and bulk density. Linear regression analysis demonstrated that particulate organic carbon （POC） and particulate organic nitrogen （PON） explained 75.4% and 71.7% of the effects on SOC storage， respectively， while MBC and MBN explained 26.0% and 49.3% of the effects on SOC storage， respectively. There was no significant relationship between dissolved organic carbon （DOC） and SOC storage， and DOC explained 11.4% of the effects on SOC storage.【Conclusion】Long-term N and N+P additions significantly reduce the C and N contents of soil microbial biomass and may be detrimental to SOC stocks， with POC and PON having the greatest impact on SOC storage.

Keywords：nitrogen and phosphorus addition；soil organic carbon storage；soil organic carbon component；soil organic nitrogen component；subtropical forest

隨著生產(chǎn)生活方式的轉(zhuǎn)變，全球范圍內(nèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)中氮（N）輸入持續(xù)增加，土壤中N、磷（P）有效性發(fā)生改變，對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了明顯影響[1-2]。土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫(kù)，其碳儲(chǔ)量高于植被和大氣碳庫(kù)的總和，環(huán)境的改變致使土壤有機(jī)碳庫(kù)發(fā)生的微小變化就會(huì)對(duì)全球氣候產(chǎn)生消極的影響[1]。森林生態(tài)系統(tǒng)的自然特性，在應(yīng)對(duì)未來(lái)全球氣候變化和固碳（C）增匯中具有重要意義。研究表明陸地C、N、P循環(huán)之間緊密耦合，持續(xù)的N沉降可能加劇亞熱帶森林的P限制，改變陸地生態(tài)系統(tǒng)中C循環(huán)過(guò)程[3-4]。土壤中富集的N、P能夠緩解植物根系的營(yíng)養(yǎng)限制，促進(jìn)植物光合作用，進(jìn)而影響土壤碳庫(kù)[5-6]。目前，N、P添加對(duì)森林土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響機(jī)理尚未清楚，不同區(qū)域背景、立地條件，以及施肥類(lèi)型的差異，都會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)碳（soil organic carbon，SOC）含量、有機(jī)碳儲(chǔ)量對(duì)N、P添加的響應(yīng)方式出現(xiàn)差異[7-8]。全球Meta分析結(jié)果顯示[9]，施N可能對(duì)土壤碳庫(kù)總體沒(méi)有影響，但隨著施N量的增加，土壤碳儲(chǔ)量可能會(huì)隨之增加，相關(guān)結(jié)論仍需要長(zhǎng)期野外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明。地表0～1 m土層中含大量SOC，其組分由復(fù)雜的化合物組成，反映了碳庫(kù)的內(nèi)部組成，對(duì)評(píng)價(jià)陸地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)有重要作用。根據(jù)其穩(wěn)定程度，土壤有機(jī)碳庫(kù)可以分為活性有機(jī)碳庫(kù)、穩(wěn)定性有機(jī)碳庫(kù)以及緩效性有機(jī)碳庫(kù)[10-11]，土壤活性有機(jī)碳包括微生物生物量碳（microbial biomass carbon，MBC）、可溶性有機(jī)碳（dissolved organic carbon，DOC）、顆粒有機(jī)碳（particulate organic carbon，POC）等，對(duì)土壤碳庫(kù)的變化響應(yīng)均比較強(qiáng)烈。MBC僅占土壤C總量的1%～4%，但在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的能量代謝和養(yǎng)分循環(huán)中發(fā)揮著極其重要的作用[12]。DOC作為土壤C庫(kù)中最活躍的組分可以直接被土壤微生物分解利用，促進(jìn)土壤有機(jī)態(tài)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)態(tài)，在土壤C元素的遷移、轉(zhuǎn)化、利用過(guò)程中發(fā)揮重要作用[13]。POC在土壤中周轉(zhuǎn)速度較快，容易受環(huán)境變化影響，是土壤C敏感性指標(biāo)之一[14]。土壤氮庫(kù)同樣影響森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性[15]，土壤有機(jī)氮（soil organic nitrogen，SON）庫(kù)中活性N主要包括可溶性有機(jī)氮（dissolved organic nitrogen，DON）、微生物生物量氮（microbial biomass nitrogen，MBN）等，顆粒有機(jī)氮（particulate organic nitrogen，PON）通常是介于活性有機(jī)氮和惰性有機(jī)氮之間的組分[16]。這些土壤SOC、SON組分在森林生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)中起至關(guān)重要的作用。目前，N沉降對(duì)土壤養(yǎng)分影響的研究主要集中在SOC、全氮（total nitrogen，TN）及N礦化等[17]，而活性較強(qiáng)的SOC、SON組分的差異性及其對(duì)土壤碳庫(kù)的影響可以更有效地反映土壤有機(jī)質(zhì)響應(yīng)N沉降的動(dòng)態(tài)變化。因此，通過(guò)分析土壤活性C、N組分變化趨勢(shì)，探究N沉降背景下具有P限制的亞熱帶森林土壤有機(jī)碳庫(kù)的變化趨勢(shì)，對(duì)預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化背景下亞熱帶森林C匯能力具有重要意義。

本研究在安徽省黃山祁門(mén)縣查灣自然保護(hù)區(qū)常綠闊葉林內(nèi)，通過(guò)模擬長(zhǎng)期N沉降，研究SOC含量及其儲(chǔ)量的響應(yīng)規(guī)律，以及活性SOC、SON組分差異及其變化規(guī)律，揭示長(zhǎng)期N和N+P添加下亞熱帶常綠闊葉林土壤SOC、SON組分與有機(jī)碳儲(chǔ)量的內(nèi)在聯(lián)系，為亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展以及森林土壤的C固存能力提升提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究地點(diǎn)位于安徽省黃山市祁門(mén)查灣自然保護(hù)區(qū)內(nèi)（117°32′30″ E，29°37′05″ N）的亞熱帶天然次生林中（圖1）。該保護(hù)區(qū)面積1 600 hm2，年均氣溫約16.6" ℃，年均降水量約1 750 mm，海拔100～700 m。坡度超過(guò)30°，地勢(shì)陡峭，土壤類(lèi)型為紅黃壤，成土母巖主要是千枚巖。保護(hù)區(qū)內(nèi)植物多樣性良好，喬木層主要有甜櫧（Castanopsis eyrei）、苦櫧（C. sclerophylla）、青岡（Quercus glauca）、木荷（Schima superba）等。

選擇林相整齊的林分，從2011年5月開(kāi)始，分別在查灣自然保護(hù)區(qū)中坡（海拔280～350 m處）和坡頂（海拔480 m處）各設(shè)置對(duì)照（CK）、氮添加（N）和氮磷添加（N+P）3種處理，每種處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)樣地，大小為30 m×15 m，共18塊樣地?；谇捌谟^(guān)測(cè)的大氣N沉降為11～13 kg/（hm2·a）[18]，確定N[有效成分硝酸銨（NH4NO3）]和P[有效成分重過(guò)磷酸鈣（Ca（H2PO4）2·CaHPO4）]的添加量為100和50 kg/（hm2·a）。在每年生長(zhǎng)季節(jié)的5、7和9月初，基于添加量均勻分3次施用，每次稱(chēng)取定量的N、P肥溶于溪水，用背負(fù)式噴霧器均勻地噴灑到對(duì)應(yīng)處理樣地的地表，對(duì)照區(qū)則噴灑等量的溪水。至2020年10月，N及N+P添加試驗(yàn)已連續(xù)10 a。

1.2 土壤樣品采集與分析

1.2.1 樣品采集

2020年10月在每個(gè)樣地隨機(jī)取3點(diǎn)（共54個(gè)），采用剖面法取[0， 10）、[10， 20）、[20， 30）、[30， 40） cm共4個(gè)土層的土樣，每個(gè)土層采集1份樣品，共計(jì)216份土壤樣品（18樣地×4土層×3重復(fù)），把各土層3份重復(fù)土樣均勻混合成1份，共計(jì)72份土樣。同一份土樣分成兩部分，一部分土樣自然風(fēng)干壓碎后過(guò)孔徑0.25 mm篩，用于測(cè)定土壤有機(jī)碳（SOC）及全氮（TN）含量；另一部分鮮土樣用于測(cè)定活性SOC、SON組分及理化性質(zhì)。

1.2.2 樣品分析

土壤理化性質(zhì)、SOC及SOC組分含量測(cè)定。土壤pH、電導(dǎo)率（EC）、土壤容重（BD）、土壤含水率（SWC）、土壤有機(jī)碳（SOC）、可溶性有機(jī)碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC）、顆粒有機(jī)碳（POC）含量測(cè)定等方法詳見(jiàn)劉雅潔等[19]的方法；

土壤銨態(tài)氮（NH+4-N）、硝態(tài)氮（NO-3-N）含量采用1 mol/L KCl溶液浸提土樣，全磷（TP）含量使用V（HNO3）∶V（HClO4）=3∶1混合液高溫消煮提取，連續(xù)流動(dòng)注射分析儀（Alliance-Futura，F(xiàn)rance）測(cè)定。

土壤有機(jī)氮組分測(cè)定。方法同有機(jī)碳組分，測(cè)定土壤可溶性有機(jī)氮（DON）、微生物生物量氮（MBN）、顆粒有機(jī)氮（PON）含量。

土壤碳儲(chǔ)量計(jì)算公式（1）如下：

Cstorage =∑ni=1（Ci×γi×Ti）/10。（1）

式中：Cstorage為特定土層深度下的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，t/hm2；n為土壤剖面層數(shù)；Ci為第i層的土壤有機(jī)碳含量，g/kg；γi為第i層的土壤容重，g/cm3；Ti為第i層土層深度，cm；10為單位轉(zhuǎn)化系數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，通過(guò)SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Origin 2019軟件繪圖。圖表數(shù)據(jù)用平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。采用雙因素方差分析（Two-way ANOVA）和事后多重比較（LSD法）分析不同N及N+P添加處理和不同土層下土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量、SOC及土壤C、N組分間的差異，用Pearson相關(guān)性分析土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量、SOC和土壤養(yǎng)分、理化性質(zhì)之間的相關(guān)性。顯著性水平均設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機(jī)碳含量及儲(chǔ)量的差異性分析

長(zhǎng)期N及N+P添加對(duì)不同土層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和SOC的影響如圖2所示。

土層 soil layer： A. [0， 10） cm; B. [10， 20） cm; C. [20， 30） cm; D. [30， 40） cm。不同大寫(xiě)字母表示相同土層不同處理間的差異顯著（Plt;0.05），不同小寫(xiě)字母表示相同處理不同土層間的差異顯著（Plt;0.05）。下同。Different uppercase letters indicate significant differences aomong different treatments in the same soil layer （Plt;0.05）， and different lowercase letters indicate significant differences aomong different soil layers in the same treatment （Plt;0.05）。 The same below。

由圖2可以看出，在[30， 40） cm土層，與CK相比，N+P添加后土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和SOC含量顯著降低（Plt;0.05）。在其他土層，N和N+P添加后土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和SOC含量有下降趨勢(shì)，但差異不顯著（Pgt;0.05）。不同土層之間，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和SOC含量的變化顯著，表層土[0， 10） cm土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和SOC含量最高，分別為44.29～47.80 t/hm2和37.13～39.25 g/kg，均顯著高于深層土[10， 40） cm的，說(shuō)明SOC在土壤表層富集。雙因素方差分析結(jié)果（表1）顯示，不同處理和土層的交互作用對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及C、N組分均無(wú)顯著影響（Pgt;0.05），但是不同處理對(duì)MBC、MBN以及DON等含量影響顯著（Plt;0.05）。

2.2 土壤碳氮組分的差異性分析

研究發(fā)現(xiàn)，SOC組分和SON組分對(duì)N及N+P添加的響應(yīng)存在差異（圖3、圖4）。與CK相比，N添加和N+P添加后[20，40） cm土層MBC顯著降低。在[20， 30） cm土層，N及N+P添加后POC顯著下降，在其余土層對(duì)不同處理的響應(yīng)不顯著。不同N及N+P添加對(duì)DOC的影響并不明顯（P gt;0.05）。

在[0， 30） cm土層，DON含量在N+P添加后均顯著高于CK（圖4），同時(shí)隨土層深度顯著下降（P lt;0.05）。PON含量在[0， 10） cm土層顯著高于其他土層，但不同處理間無(wú)顯著差異（P gt;0.05）。與DON相反，MBN含量在N+P添加和N添加后低于CK，且在[10， 40） cm土層內(nèi)差異顯著。

2.3 土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及碳氮組分的相關(guān)性分析

根據(jù)相關(guān)性分析熱圖（圖5）可知，土壤碳儲(chǔ)量與土壤C、N、P含量均極顯著相關(guān)，與POC、PON、MBC、MBN極顯著正相關(guān)（Plt;0.01），但與DOC無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系（Pgt;0.05）。土壤碳儲(chǔ)量與土壤含水率（SWC）極顯著正相關(guān)（Plt;0.001），與BD顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明土壤碳儲(chǔ)量與SWC和容重（BD）關(guān)系較密切。土壤碳儲(chǔ)量與不同土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性大小為：TNgt;POCgt;PONgt;MBNgt;SWCgt;MBCgt;TPgt;pHgt;ECgt;BD，因此，土壤SOC、SON組分可能共同影響森林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量。

對(duì)SOC、SON組分與有機(jī)碳儲(chǔ)量進(jìn)行線(xiàn)性回歸擬合結(jié)果表明（圖6），POC、MBC與土壤碳儲(chǔ)量的具有極顯著線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），分別能解釋75.4%、26.0%的變化，這表明隨著POC和MBC含量增加，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量呈線(xiàn)性增加。DOC與土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量并未出現(xiàn)線(xiàn)性擬合關(guān)系。

SON組分中，3種活性SON組分DON、PON及MBN與土壤有機(jī)碳碳儲(chǔ)量均有顯著線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05）（圖7），回歸直線(xiàn)斜率變化幅度較小，對(duì)應(yīng)的R2差異較大，分別能解釋有機(jī)碳儲(chǔ)量11.4%、71.7%和49.3%的變化。

BD.土壤容重 soil bulk density；EC.電導(dǎo)率 electrical conductivity；pH.酸堿度；SWC.土壤含水率 soil water content；SOC.土壤有機(jī)碳含量 soil organic carbon content；TN.總氮含量 total nitrogen" content；TP.全磷含量 total phosphorus" content；Cstorage.有機(jī)碳儲(chǔ)量 soil organic carbon storage；DOC.可溶性有機(jī)碳含量 dissolved organic carbon" content；POC.顆粒有機(jī)碳含量 particulate organic carbon" content；MBC.微生物生物量碳含量 microbial biomass carbon content；DON.可溶性有機(jī)氮含量 dissolved organic nitrogen" content；PON.顆粒有機(jī)氮含量 particulate organic nitrogen" content；MBN.微生物生物量氮含量 microbial biomass nitrogen" content；NO-3-N.硝態(tài)氮含量nitrate nitrogen" content；NH+4-N.銨態(tài)氮含量 ammonia" nitrogen" content。*.Plt;0.05；** .P lt;0.01；*** .P lt;0.001。

3 討 論

3.1 氮磷添加對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響

SOC庫(kù)的變化與氣候、植被覆蓋和管理等多種因素密切相關(guān)[20]，N沉降是其中不可忽視的因素之一[21]。本研究結(jié)果表明，土壤碳儲(chǔ)量和SOC含量之間存在高度一致的協(xié)變關(guān)系，隨著土壤深度增加土壤碳儲(chǔ)量及SOC含量呈遞減趨勢(shì)，與之前的研究結(jié)果高度一致[22-23]。這可能是由土壤微生物在剖面的動(dòng)力分布及凋落物分解過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)進(jìn)入土壤的次序共同決定的[24]。表層土中微生物豐度高且活性較強(qiáng)，對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解較快，積累了相對(duì)多的SOC。而下層土壤中微生物活性較低、數(shù)量較少，形成相對(duì)富集的SOC庫(kù)。本研究結(jié)果顯示，土壤碳儲(chǔ)量對(duì)添加N及N+P的響應(yīng)較弱，表明土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)于外源性N、P添加的響應(yīng)敏感性低。[30， 40） cm處深層土在添加N+P后，SOC含量及儲(chǔ)量顯著降低。目前，N沉降對(duì)土壤SOC的影響主要表現(xiàn)為促進(jìn)、抑制或者無(wú)明顯影響[25-27]。但在P限制的亞熱帶森林土壤中，長(zhǎng)期高N[100 kg/（hm2·a）]添加可能促進(jìn)地上生物量的積累和根系分泌物進(jìn)而引發(fā)激發(fā)效應(yīng)，通過(guò)復(fù)雜的地球物理化學(xué)過(guò)程對(duì)SOC儲(chǔ)量產(chǎn)生消極影響。因此，10年的N及N+P添加對(duì)亞熱帶常綠闊葉林土壤SOC含量及儲(chǔ)量影響不顯著，但是顯著降低深層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和含量，這表明在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的添加N及N+P后，較深層土壤碳儲(chǔ)量可能受到消極影響。

3.2 氮磷添加對(duì)土壤有機(jī)碳、氮組分的影響

添加N及N+P對(duì)SOC庫(kù)的影響更多的體現(xiàn)在C組分的分配與動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)通過(guò)影響有機(jī)氮組分的動(dòng)態(tài)變化影響土壤碳儲(chǔ)量的穩(wěn)定性。DOC是碳庫(kù)中極其活躍的組分，主要是凋落物分解和淋溶的產(chǎn)物[28]，外源性N、P的輸入，可能通過(guò)改變凋落物的分解及周轉(zhuǎn)速率影響DOC含量。然而本研究結(jié)果顯示DOC對(duì)不同養(yǎng)分添加并未表現(xiàn)出一致的變化趨勢(shì)，這可能是由于試驗(yàn)點(diǎn)坡位導(dǎo)致的立地條件差異，DOC同時(shí)受到立地條件和養(yǎng)分添加的共同影響，因此對(duì)N及N+P添加的響應(yīng)并不顯著。土壤中DON的來(lái)源和循環(huán)動(dòng)向較復(fù)雜，一般存在于純天然土壤水溶液中的SON。本研究中，DON與無(wú)機(jī)態(tài)氮（NO-3-N、NH+4-N）顯著正相關(guān)，添加N+P后含量上升，這可能是由于外源性N輸入使植物可吸收的無(wú)機(jī)N源充足，減少了對(duì)土壤中DON的分解利用[29]。而添加P一定程度上緩解了植物的P限制、促進(jìn)了植物生長(zhǎng)，促使土壤中根系分泌物與植物殘?bào)w的增加，進(jìn)一步提供了DON來(lái)源[30]。POC和PON主要來(lái)源于植物殘?bào)w在分解過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)態(tài)物質(zhì)，受凋落物影響較大[31]。但在本研究中POC和PON含量在添加N和N+P后呈下降趨勢(shì)，并與MBC、MBN分別呈現(xiàn)極顯著的相關(guān)關(guān)系。這可能是由于添加N+P改變土壤pH，酸性環(huán)境抑制了微生物的生存活性，從而削弱了植物殘?bào)w的分解速率。添加N、P對(duì)MBC和MBN有強(qiáng)烈的抑制作用，這與Chen等[32]之前的研究結(jié)果一致，兩種可能存在的機(jī)制可以解釋添加N及N+P對(duì)土壤微生物生物量的抑制作用。降低土壤pH或增加土壤H+可能會(huì)抑制微生物生長(zhǎng)[33]，并改變微生物群落組成。此外，土壤酸化引起的Ca2+和Mg2+的淋溶將使微生物對(duì)惡劣環(huán)境更加敏感。有研究表明，土壤pH下降后，土壤環(huán)境酸化，盡管有機(jī)質(zhì)含量可能有所增加，但是不易被土壤中的微生物利用，造成了土壤微生物生物量減少和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的改變[34]。因此，添加N及N+P造成的土壤酸化很可能是調(diào)控土壤微生物生物量的主要因素。本研究結(jié)果表明有機(jī)碳儲(chǔ)量與土壤中有機(jī)碳氮組分密切相關(guān)，因此，長(zhǎng)期添加N及N+P對(duì)亞熱帶森林土壤碳儲(chǔ)量雖然無(wú)顯著影響，但通過(guò)影響SOC庫(kù)、SON庫(kù)中活性較強(qiáng)的組分，總體上對(duì)土壤碳儲(chǔ)量產(chǎn)生一定程度的消極影響。長(zhǎng)期添加N及N+P顯著降低土壤MBC和MBN含量，而未能顯著降低土壤POC和DOC含量，這表明微生物生物量對(duì)N、P添加更為敏感。此外，顆粒有機(jī)碳、氮是有機(jī)碳氮庫(kù)中對(duì)土壤碳儲(chǔ)量變化解釋度最大的組分。

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（責(zé)任編輯 王國(guó)棟）

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31770672）。

第一作者：陳蕾如（chenlr199605@163.com）。

*通信作者：徐小牛（xnxu2007@ahau.edu.cn），教授。

引文格式：陳蕾如，溫正宇，徐小牛，等. 長(zhǎng)期氮磷添加對(duì)亞熱帶森林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及其組分的影響[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2024，48（5）：139-146.

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