原名：Canopy and understory nitrogen additions differently affect soil microbial residual carbon in a temperate forest
译名：林冠和林下氮素添加对温带森林土壤微生物残体碳的影响不同
期刊：Global Change Biology
IF：10.8
发表日期：2024.7（网络首发2024.7）
第一作者：Yuanqi Chen，湖南科技大学
对森林的研究主要集中在林下加氮对微生物和微生物残体的影响上，但对自然界氮沉积的主要途径——植物冠层氮沉积的影响还没有明确的探讨。本文研究了10年N添加量(25和50 kg N ha−1yr−1)和模式(冠层和林下)对温带阔叶林土壤微生物残体的影响。
（1）N的添加减轻了微生物对N的限制，增加了土壤中微生物生物量和微生物残体碳；
（2）冠层氮的截留减少了直接进入土壤的氮量，所以林下N的添加对微生物残体的影响比冠层N的添加更强。
（1）本研究在中国河南省鸡公山国家级自然保护区大别山国家级森林生态系统野外观测研究站(北纬31°46′~ 31°52′，东经114°01′~ 114°06′)进行；
（2）共随机设4个区组。每个块包含5个处理：CT(对照，不添加氮素)、CN25 (25 kg N / ha−1yr−1冠层添加氮素，低氮)、CN50 (50 kg N /ha−1yr−1冠层添加氮素，高氮)、UN25 (25 kg N / ha−1yr−1林下添加氮素，低氮)和UN50 (50 kg N / ha−1yr−1林下添加氮素，高氮)；
（3）施氮方式为NH4NO3溶液，4 ~ 10月每月施氮(每年7次)。为了增加树冠N，在每个地块的中心设置了一个35米高的塔，以支持洒水装置和抽水装置，将N溶液输送到森林树冠上（图1）；
（4）2022年7月，对应施氮第10年，分别在0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm深度采集土壤样品，共40个样品；
（5）测定指标：pH、有机碳、全氮、全磷、磷脂脂肪酸、氨基糖。
图1.正常处理中的三个喷撒系统。
（1）在0~10 cm土层，无论添加方式如何，N的添加都使土壤pH降低；与CT相比，CN25、CN50和UN50土壤全氮浓度显著增加。在10~20 cm层，尽管土壤pH趋于较低，土壤有机碳和全磷浓度似乎较高(表1)。
表1.施氮第10年各处理土壤理化性质
（2）无论冠层还是林下模式，N添加对土壤微生物PLFA均无显著影响（表2），这表明微生物群落组成没有改变。此外，在60 d的孵育期内，N添加对有机碳矿化率没有影响（表3）。
表2.施氮量对土壤微生物生物量和群落组成的影响。
表3.N添加对整个育成期平均有机碳矿化率(mg CO2 kg−1 干土 d−1))的影响。
（3）高N添加能显著提高0 ~ 10 cm土壤氨基糖浓度。在10~20 cm土层，CN50与CN25均显著提高了MurN浓度(图2)。高N添加增加了0~10 cm土壤的MRC，而在10~20 cm层，CN50显著提高了真菌MRC、细菌MRC和总MRC(图4b)。
图2.各土层中氨基酸(MurN)、半乳糖胺(GalN)、葡萄糖胺(GluN)和总氨基糖(total AS)的浓度。
图4.各土层土壤微生物残体C (MRC)及其对土壤有机C (SOC，%)的相对贡献。
（4）总氨基葡萄糖或GalN对SOC的相对贡献仅在0~10 cm土层中与AMF的PLFAs呈正相关，而与10~20 cm土壤中的任何研究参数无关(图5)。在0~10 cm土壤中，MRC(真菌、细菌总和)与土壤pH呈负相关，而与细菌、真菌、放线菌和总微生物的SOC、TN和PLFAs呈正相关。在10~20 cm层，MRC(真菌、细菌总和)与土壤pH值不显著相关，但与细菌、AMF、放线菌和总微生物的SOC、TN和PLFAs呈正相关(图5)。
图5.各土层中微生物残体与土壤理化性质之间的Pearson相关性
（1）林下N添加可能低估了N沉积对MRC的影响，特别是在底土中，单独的微生物生物量不能准确预测N添加对微生物源C的影响；
（2）N添加对根沉积、微生物更替和微生物C利用效率的影响能从微生物角度揭示土壤C积累机制的关键过程。因此，有必要结合冠层氮吸收过程和微生物源性碳有效性来预测未来氮沉降速率情景下森林土壤碳动态。
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