郭洁芸,王雅歆,李建龙

南京大学生命科学学院生态学系,南京 210023

自20世纪以来,由于工业的发展和农牧业的扩张,大气氮排放量远超过自然生物固氮量[1],导致大气氮沉降水平迅速上升。过量的氮输入深刻影响并改变了陆地生态系统的功能结构和元素循环[2]。为了探究大气氮沉降增加对生态系统碳循环的影响,诸多田间实验[3—5]和模型分析[6—8]从区域和全球尺度上报道了生态系统碳动态对大气氮沉降的响应特征。然而,尽管目前的大多数研究认为氮富集明显促进了陆地生态系统的碳固存,但关于氮富集背景下,植物和土壤碳存储的潜在机制依然存在广泛争议。

氮添加通常会促进地上植物的生长。之前的研究表明,外源氮输入通过增加植物叶片氮含量并提高其光合能力,进而增加植物的碳固定[9]。Li等[10]的研究结果表明氮添加显著增加了植物的叶片生物量(+15.9%)和地上生物量(+31.8%)的碳分配。此外,在氮富集背景下,植物的凋落物质量也呈显著增加的趋势[11]。景朋慧等[12]的研究报道,氮添加会显著降低植物的根冠比。目前,施氮对植物细根(直径≤2 mm)生物量影响的结论并不一致,一些研究报道施氮会刺激植物细根的生长,增加细根生物量[13—14]。而更多的研究则支持细根对氮添加的响应是降低生物量这一理论[15—16]。

由于复杂的地下碳循环过程,在不同研究中土壤碳固存对氮添加的响应并不一致。根据已有研究结果,土壤有机碳含量可能呈现增加[17]、不变[18]甚至减少[19]的趋势。……