Science of the Total Environment: 万师强团队揭示氮添加不改变土壤呼吸对降水变化的对称性响应有助于未来全球变化情景下生态系统碳循环的准确预测。
降水格局变化和大气氮沉降对土壤碳循环具有重要影响。然而，氮沉降如何调控土壤碳通量对降水变异的响应尚不清楚。在内蒙古半干旱温带草原上设置了一项包括9个降水水平(−60%、−45%、−30%、−15%、自然降水、+15%、+30%、+45%和+60%)和2个氮添加水平(0和10 g N m-2 yr-1)的野外控制实验，通过2019-2021年间连续观测数据，探究土壤呼吸对降水变化和氮添加的响应及其交互作用。结果表明，减少降水使土壤呼吸降低16.1%，增加降水使土壤呼吸提高27.4%。氮添加使土壤呼吸降低7.1%，主要是通过降低微生物生物量碳来实现。在不加氮处理中，土壤呼吸在每一降水变异(15%、30%、45%和60%)下对减少降水和增加降水均呈现对称性响应。然而，氮添加没有改变土壤呼吸对降水变化的对称性响应，这是因为在氮添加处理中，微生物生物量和根系生长对减少降水和增加降水具有相同的敏感性。本研究结果表明，增强的降水变异不改变土壤碳释放而氮添加会减缓土壤碳释放。氮添加后土壤呼吸对降水变化的对称性响应不变，说明氮沉降可能不会改变土壤碳释放对增强的降水变异的响应模式，这有助于对未来全球变化情景下生态系统碳循环的准确预测。
该成果以“Nitrogen addition does not alter symmetric responses of soil respiration to changing precipitation in a semi-arid grassland”为题，近日在线发表于Science of the Total Environment (IF = 9.8)，河北大学生命科学学院孔令杰博士为第一作者，河北大学生命科学学院万师强教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(31830012和32101346)和河北省自然科学基金(C2022201042)的资助。
图1. 在不施氮和施氮处理下，降水变化对土壤呼吸的影响以及在各降水变异下土壤呼吸对降水变化的对称性响应。