土壤团聚体是土壤结构的基本组成部分,在决定土壤健康和功能方面发挥着重要作用。随着工业化和农业活动的加剧,我国西南山地氮沉降速率显著增加,尤其对森林自然生态系统产生了深远影响。氮沉降可以通过改变土壤微生物群落的结构和代谢功能,进而影响土壤中有机粘结剂(如微生物残体、球囊霉素等)的含量,这些粘结剂在土壤团聚体的形成与稳定性中扮演着关键角色。例如,我们前期研究显示氮添加可以提高土壤团聚体的稳定性,从而促进土壤团聚体中有机碳的积累(Chang et al., 2019)。然而,氮添加对促进土壤团聚体形成的机制尚不明确。为此,王涛研究员团队依托2014年在西南典型亚高山森林(贡嘎山东坡峨眉冷杉林)搭建的模拟大气氮沉降试验平台,深入开展了氮添加对土壤团聚体形成和稳定的影响及其调控机制的研究。
结果显示,高氮添加显著提高了土壤团聚体稳定性(图1)。同时,氮添加也提高了团聚体中作为粘结剂的有机碳,微生物残体以及丛枝菌根真菌次生代谢产物球囊霉素的含量。团聚体稳定性与各种粘结剂含量之间存在显著的正相关关系(图2),这表明氮添加通过增加土壤中有机粘结剂的含量来增强土壤团聚体的稳定性。团聚体中的有机碳是直接影响其稳定性的主导因素,微生物残体和球囊霉素则通过调控团聚体中有机碳的含量间接影响其稳定性,与微生物残体相比,真菌菌丝在调控土壤团聚体稳定性方面的作用更为显著(图3)。
研究结果表明,微生物粘结剂在土壤结构的维持中具有重要作用,而氮沉降可能通过影响微生物代谢而改变土壤结构。这一发现为氮沉降对土壤结构的潜在影响提供了新的视角。
该成果以题为“Nitrogen addition enhances soil aggregate stability by increasing the contents of microbial gluing agents in a subalpine forest”近期发表于Plant and Soil,第一作为在读硕士研究生高振庆。本研究得到国家自然科学基金(42271123, 41977398, 42477271)、中国科学院青促会优秀会员(Y2022096)等项目的资助。
原文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-024-07172-x
图1.氮添加对团聚体稳定性的影响
图2.有机粘结剂对团聚体稳定性的调控途径