【摘要】 研究旨在揭示氮添加下植物源碳变化的主要驱动因素和过程。

木质素传统上被认为是SOC形成的重要底物。然而，最近的研究表明，木质素在土壤中的周转速度比以前认为的要快。虽然脂质、木质素酚及其衍生物受到矿物质的保护，但它们的具体保护机制可能不同。观察到木质素酚和脂质对氮富集的反应不同。在Zhifu Pei等人的工作中研究了中国内蒙古东部草甸草原土壤长期氮添加下植物源碳组分（特别是木质素和脂质）的变化及其潜在的驱动过程。

 

研究旨在揭示氮添加下植物源碳变化的主要驱动因素和过程。推测在氮添加条件下木质素酚主要受植物生物量输入的影响，而脂质主要受土壤生化性质的控制。实验过程中利用生物标志物技术分析不同氮添加水平下土壤中植物源碳组分（C>20 游离脂质、结合脂质和木质素酚）的变化，包括氮添加下土壤化学性质、酶活性、植物生物量和多样性的变化，以及所涉及的具体途径。

 

图1 不同施氮水平下游离脂质、结合脂质和木质素酚的OC标准化浓度（a~c）和比例（d）。数据为平均值±标准误差（n=4）。不同小写字母表示不同氮处理水平之间的显著差异

 

由于木质素的化学成分复杂，土壤中只有有限数量的微生物和特定的胞外酶能够分解，而且其降解受土壤pH值、温度和生物活性等多种环境因素的影响实验研究结果表明，氮添加促进了木质素酚的降解，减少了木质素酚的积累 (图1c和图2a和b)。

 

图2 不同施氮水平下土壤木质素酚（Ad/Al）V（a）和（Ad/A）S（b）及其与游离脂质、结合脂质和木质素酚OC标准化浓度以及木质素酚（Ad/Al）V（c）和（Ad/Al）S（d）的关系。数据为平均值±标准差（n=4）。不同小写字母代表不同施氮水平处理间存在显著差异。 线性回归线及95%置信区间反映固定因素的预测作用。*P<0.05, **P<0.01

 

实验结果发现高水平的氮添加显着降低了土壤木质素酚的浓度，而增加了脂质（游离脂质和结合脂质）的积累。相比植物生物量和多样性的变化，土壤化学性质和酶活性对植物源碳的积累和降解具有更加显著的调控作用。结构方程模型（SEM）表明，木质素酚浓度的降低与特定的生化分解过程有关（多酚氧化酶活性增加和C/N降低），脂质的增加与pH介导的矿物质的保护作用有关。

 

结论总体而言，植物源碳组分对N添加的响应不一致，木质素酚浓度降低，脂质浓度升高，这主要与土壤生化性质的变化有关。 植物源碳组分仅在高N添加水平下表现出显著变化。此外研究表明SOC的固定和功能高度依赖于土壤生化性质，这削弱了植物碳输入变化对土壤碳储量的影响。

 

[1] Pei, Z., Shen, Q., Shang, X. et al. Different responses of lipids and lignin phenols to nitrogen addition in meadow grassland soil. J Soils Sediments 24, 1887–1898 (2024). https://doi.org/10.1007/s11368-024-03766-1

 

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