摘要:森林生态系统土壤有机碳（soil organic carbon, SOC）转化和碳储量动态对大气氮沉降增加的响应是具有特异性的，取决于土壤初始氮状态、施氮类型、剂量与持续时间。过去相关研究主要集中在无机氮沉降效应方面，对有机氮沉降如何影响温带针阔混交林SOC及其组分含量尚不清楚，鲜有研究关注氮素富集条件下SOC变化的微生物学机制。以长白山温带针阔混交林为研究对象，设置4个尿素添加水平（0、40、80、120 kg•hm-2•a-1。以N计,下同）的原位控制试验。施肥三年后，采集0～10 cm矿质层土壤样品，测定土壤不同形态氮含量、土壤团聚体比例和不同粒径SOC含量；利用磷脂脂肪酸（PLFA）技术测定土壤微生物不同种群相对丰度与群落结构，探讨SOC含量变化与微生物群落变化之间的相关关系。结果表明，施氮三年显著增加了土壤NO3--N、DON和TN含量，土壤酸化明显。施氮虽然未显著增加表层土壤总SOC含量，但是显著增加活性SOC组分（颗粒态有机碳和团聚体结合态有机碳）含量，增幅介于27.5%～96.3%，导致SOC组分发生累积的大气氮沉降临界负荷为80 kg•hm-2•a-1。SOC含量的变化（ΔSOC）与团聚体结合态有机碳、颗粒态有机碳含量的变化正相关。除好氧细菌丰度外，施氮总体上未改变微生物种群丰度，但是显著改变了微生物的群落结构，革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌（G+/G-）丰度比例增加而好氧/厌氧细菌（A/AN）丰度比例下降。有机氮富集倾向于促进温带针阔混交林土壤团聚体的形成，局域产生厌氧微环境，好氧/厌氧细菌（A/AN）丰度比例下降。活性SOC组分含量、土壤团聚体百分比和微生物PLFA丰度之间显著相关，暗示微生物群落结构与SOC积累和稳定之间关系密切。上述研究结果表明，氮素富集会改变温带针阔混交林土壤微生物群落结构，进而导致土壤碳积累。

摘要:大气氮磷沉降增加森林土壤养分的可利用性，改变底物的化学质量、土壤微生物组成和功能，进而影响土壤有机质的储量与稳定性。然而，现有研究主要集中在氮素富集对自然森林生态系统碳截存的影响，有关磷富集以及氮磷交互对人工林土壤有机碳（SOC）截存的影响及其微生物学机制尚不清楚。本文综述了氮磷富集对森林土壤碳转化和净交换通量、土壤有机质（SOM）的激发效应、SOM组成与稳定性以及介导碳转化功能微生物群落的影响，并指出各个研究环节的不足，包括：（1）森林土壤碳通量及其组分对氮磷富集的非线性响应方程及临界阈值尚未确定；（2）氮磷富集对森林SOM激发效应的影响程度与潜在机制知之甚少；（3）SOM的物理-化学协同稳定机制研究不够深入；（4）土壤活性微生物群落组成、SOM化学结构与SOC累积之间的耦联关系尚不清晰。据此，指出未来研究重点与研究思路：基于多水平氮磷添加控制试验和13C标记培养实验，利用原位监测、土壤化学（13C-NMR和Py-GC/MS）、宏基因组测序的分子生物学方法，重点研究氮磷添加及其交互作用对人工林土壤碳排放与流失通量、微生物激发效应、SOM组成与化学稳定性以及功能微生物群落组成的影响，确定土壤碳输出通量对氮磷添加的非线性响应方程与氮沉降临界负荷，阐明分解微生物群落组成与土壤碳转化及稳定性的耦联关系，揭示氮磷交互影响人工林土壤碳积累与损耗的微生物学机制。研究结果有助于控制森林尤其是人工林土壤碳损失，有效降低陆地“氮促碳汇”评估的不确定性，并可为森林生态系统应对全球变化提供科学依据。

摘要:中国亚热带人工林处于全球氮沉降高值区，土壤氮素相对富集，土壤氧化亚氮（N2O）产生与排放对外源性氮素输入响应敏感。然而，现有氮沉降模拟控制实验多采用单一氮肥类型，没有原位区分氧化态氮与还原态氮素影响的差异。以千烟洲亚热带湿地松林为研究对象，增氮控制实验采用随机区组设计，包括2种形态（NO3-、NH4+）和3个施氮水平（0、40、120 kg hm-2 a-1）。利用静态箱—气相色谱法高频（8次 月-1）测定土壤N2O净交换通量以及温度、水分、溶解性氮含量等相关环境变量，分析土壤N2O通量对外源性氮素输入的响应特征及主控因子。结果表明：施氮不影响亚热带人工林土壤温度和水分，显著增加了土壤NO3--N、NH4+-N和总溶解性氮（TDN）的含量，对溶解性有机氮（DON）含量无显著影响。施氮显著促进亚热带人工林土壤N2O排放，增幅为378%~847%，施加NH4Cl的促进效应显著高于Na NO3。土壤N2O通量与10 cm土壤温度、10 cm土壤体积含水量呈正相关，土壤N2O通量的变化量与土壤无机氮含量的变化量呈正相关。上述研究结果表明，虽然水热因子驱动着亚热带人工林土壤N2O的排放，但是氮素富集条件下土壤N2O的增加主要由底物可利用性的变化所致，并且还原态NH4+的促进效应显著高于氧化态NO3-。

摘要:为深入揭示陆地生态系统碳固定对大气氮沉降增加的响应机理，基于海北高寒草甸多形态（NH4Cl、(NH4)2SO4、KNO3）、低剂量（N 0、10、20、40 kg hm-2 a-1）的增氮控制试验平台，采集各处理水平下不同深度土壤样品，利用颗粒分组法分离测定总土壤有机碳（SOC）以及各粒径组分的碳含量和δ13C值。研究结果表明：低氮显著增加了土壤粗颗粒态有机碳（MacroPOC）和矿质结合态有机碳（MAOC）的含量，而高氮处理正好相反。施氮一致降低土壤细颗粒态有机碳（MicroPOC）含量。此外，添加硝态氮肥对SOC各组分含量和δ13C值的影响显著高于铵态氮肥。总体而言，低氮导致地表30 cm层SOC储量增加了4.5%，而中氮和高氮导致SOC储量分别下降了5.4％和8.8％。低氮处理时新增的碳以MacroPOC为主，而高氮处理时损失的碳主要是MicroPOC。连续5 a施氮促进了颗粒态有机碳（POC）组分的分解，进而导致SOC稳定组分的比例增加。可以认为，大气氮沉降或低剂量施氮（10 kg hm-2 a-1）短期内有利于青藏高原高寒草甸土壤碳截留，硝态氮较铵态氮输入对土壤碳储量增加更为有益。

摘要:森林土壤N2O来源于土壤氮素的氧化还原反应，硝化、反硝化、硝化细菌反硝化以及化学反硝化是其产生的四个关键过程。当前，氮素富集条件下森林土壤N2O排放存在硝化和反硝化主导作用之争，对大气氮沉降增加的响应模式以及微生物驱动机制尚不清楚。综述了森林土壤N2O来源的稳定性同位素拆分，森林土壤总氮转化和N2O排放对增氮的响应规律，增氮对N2O产生菌群落活性和组成的影响，并指出研究的薄弱环节与未来的研究重点。总体而言，森林土壤N2O排放对大气氮沉降增加的响应呈现非线性，包括初期无明显响应、中期缓慢增加和后期急剧增加三个阶段，取决于森林生态系统“氮饱和”程度。施氮会引起森林土壤有效氮由贫氮向富氮的转变，相应地改变了土壤硝化细菌和反硝化细菌群落丰度与组成，进而影响土壤N2O排放。由于森林土壤N2O排放监测、土壤总氮转化和N2O产生菌群落动态研究多为独立进行的，难以阐明微生物功能群与N2O排放之间的耦合关系。未来研究应该有机结合15N-18O标记和分子生物学技术，准确量化森林土壤N2O的来源，揭示森林土壤N2O排放对增氮的非线性响应机理。

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