土壤微生物残体是土壤有机碳形成的重要来源，在土壤有机碳积累中起重要作用。在森林生态系统中，大气氮沉降可以通过增加氮的有效性和改变植物来源碳的有效性影响土壤微生物生长与周转，进而改变微生物残体的累积（图1）。以往关于大气氮沉降对森林土壤微生物及其残体影响的研究大多是基于林下氮添加方式，而林冠氮沉降作为自然界中氮沉降的主要途径，它对土壤微生物及残体的影响尚不清楚。

图1 林冠和林下模拟氮沉降对土壤微生物残体影响示意图

为此，中国林业科学研究院刘世荣院士团队陈远其博士联合河南大学傅声雷教授与美国北卡州立大学胡水金教授依托河南大别山森林生态系统国家野外科学观测研究站的林冠模拟氮沉降野外长期试验平台（已连续处理10年），开展了暖温带次生阔叶林土壤微生物残体对氮沉降模拟方式（林冠氮添加vs林下氮添加）和氮添加水平（低氮vs高氮）响应的研究。

研究发现，在0-10cm土层，无论是林冠还是林下氮添加，高氮添加均显著增加微生物残体碳浓度；在10-20cm土层，林冠氮添加显著促进微生物残体碳累积（图2），这意味着在微生物残体累积中通过植物的间接途径可能起更重要作用。此外，林冠和林下氮添加均没有显著改变土壤微生物生物量及活性，这表明提高的微生物残体很可能是由微生物生物量周转增加所致。这些结果表明林下氮添加很可能低估了氮沉降对微生物残体的影响。该研究强调在预测森林土壤碳循环对大气氮沉降响应时应充分考虑林冠氮吸收过程和氮沉降对微生物利用的植物来源碳有效性的影响。

图2 氮添加对0-10 cm (a)和10-20 cm (b)土层中土壤氨基糖的影响

上述研究成果以“Canopy and understory nitrogen additions differently affect soil microbial residual carbon in a temperate forest”为题，于2024年7月发表于国际学术期刊Global Change Biology。中国林科院森环森保所博士后陈远其（湖南科技大学副教授）为第一作者，中国林科院刘世荣院士和美国北卡州立大学胡水金教授为共同通讯作者，河南大学傅声雷教授、李晓伟博士，湖南科技大学张煜副教授、冯腾副教授和硕士生张旭，海南大学陈权副研究员，英国兰卡斯特大学Clarly Steven教授为共同作者。本研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目资助。

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https://doi.org/10.1111/gcb.17427

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