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向土壤中添加外源有机碳可以影响土壤原有有机碳(soil organic carbon)的矿化,从而导致激发效应(priming effect)的产生。以前的研究发现,氮(nitrogen)可以影响土壤有机碳的矿化和激发效应。然而,我们并不了解在不同氮添加处理下,土壤有机碳的矿化以及激发效应对外源有机碳是如何响应的。因此,本项研究以8年模拟氮添加实验的北方森林土壤为对象,设置4种氮添加处理,分别为对照(CK)、低氮(LN)、中氮(MN)和高氮(HN),2019年7月进行土壤取样,分别开展土壤理化性质的测定和添加不同浓度的13C标记的葡萄糖实验室培养。
实验结果表明,长期氮添加可以改变土壤的理化性质,此外,土壤微生物量碳(microbial biomass carbon)和氮(microbial biomass nitrogen)对氮添加的响应都非常明显。在培养实验结束后,发现葡萄糖的添加可以使微生物量碳和微生物量氮含量相应增加。随着施氮量的增加,土壤有机碳的累积矿化量逐渐降低。不同氮添加处理下,LN处理比CK处理SOC矿化量低11.5%;MN处理比CK处理SOC矿化量低44.6%;HN处理比CK处理SOC矿化量低59.1%。虽然氮添加可以抑制土壤有机碳矿化,但是无论氮添加的水平如何,葡萄糖的添加都会加速土壤有机碳的矿化,从而产生正激发效应。GL0、GL1、GL2和GL3处理中累积PE的值分别是5-12,14-18,21-24和29-34mgCg-1SOC。此外,经过短期的实验室培养还发现,因为土壤产生正激发效应,使得残留的碳量明显高于土壤有机碳的损失量,导致土壤中净碳含量增加。GL0、GL1、GL2、GL3这四个处理下的土壤净C变化量平均值分别为11.25±0.65,16.61±1.05,19.64±1.03,23.40±2.34mgCg-1SOC。
综上所述,得出如下结果:
1.氮添加后,土壤pH值降低,土壤微生物生物量也降低,这些改变对土壤有机碳矿化和激发效应起到抑制作用;但是,随着葡萄糖添加量的增加,我们观察到有机碳矿化的能力增强,并且激发效应的强度增加。
2.长期施氮的土壤中添加不同数量葡萄糖后,各个处理下净碳平衡都是正向的。这就表明葡萄糖的添加导致土壤中净碳含量的增加,有利于土壤碳储量的增加。
实验结果表明,长期氮添加可以改变土壤的理化性质,此外,土壤微生物量碳(microbial biomass carbon)和氮(microbial biomass nitrogen)对氮添加的响应都非常明显。在培养实验结束后,发现葡萄糖的添加可以使微生物量碳和微生物量氮含量相应增加。随着施氮量的增加,土壤有机碳的累积矿化量逐渐降低。不同氮添加处理下,LN处理比CK处理SOC矿化量低11.5%;MN处理比CK处理SOC矿化量低44.6%;HN处理比CK处理SOC矿化量低59.1%。虽然氮添加可以抑制土壤有机碳矿化,但是无论氮添加的水平如何,葡萄糖的添加都会加速土壤有机碳的矿化,从而产生正激发效应。GL0、GL1、GL2和GL3处理中累积PE的值分别是5-12,14-18,21-24和29-34mgCg-1SOC。此外,经过短期的实验室培养还发现,因为土壤产生正激发效应,使得残留的碳量明显高于土壤有机碳的损失量,导致土壤中净碳含量增加。GL0、GL1、GL2、GL3这四个处理下的土壤净C变化量平均值分别为11.25±0.65,16.61±1.05,19.64±1.03,23.40±2.34mgCg-1SOC。
综上所述,得出如下结果:
1.氮添加后,土壤pH值降低,土壤微生物生物量也降低,这些改变对土壤有机碳矿化和激发效应起到抑制作用;但是,随着葡萄糖添加量的增加,我们观察到有机碳矿化的能力增强,并且激发效应的强度增加。
2.长期施氮的土壤中添加不同数量葡萄糖后,各个处理下净碳平衡都是正向的。这就表明葡萄糖的添加导致土壤中净碳含量的增加,有利于土壤碳储量的增加。