中文摘要：

人类活动使全球大气氮沉降量持续增加，由于氮和碳的密切关联，使得氮沉降增加下土壤固碳作用成为当前全球变化和地学领域研究的前沿和热点。氮沉降增加改变了土壤微生物群落以及微生物的物理生境，从而影响土壤有机碳稳定性。然而，有关氮沉降增加条件下土壤生物与土壤物理结构相互作用对土壤有机碳稳定性影响还不明确。本项目拟采用野外和室内模拟试验，同时采用同位素示踪技术研究1) 阐明氮沉降增加条件下土壤物理结构稳定性变化及其与土壤微生物间的相互作用；2) 理解氮沉降增加条件下土壤有机碳组分的变化及土壤物理结构稳定性对有机碳组分的影响；3) 明确氮沉降增加条件下土壤物理稳定性与土壤微生物相互作用对有机碳稳定性影响机制。研究结果对深入理解土壤有机碳的稳定机制及其对氮沉降增加等环境变化的响应具有重要的科学和现实意义。

结论摘要：

土壤有机碳是陆地生态系统中最大有机碳库，其稳定性可能与大气CO2浓度升高密切相关。而碳、氮间的密切关系，使理解目前氮沉降持续增加条件下土壤有机碳稳定性有重要意义。土壤物理结构和微生物群落是影响土壤有机碳稳定性重要因素，且存在相互作用，但如何影响土壤有机碳稳定性目前还不清楚。本项目通过野外和室内模拟试验，分析氮沉降增加土壤物理结构和微生物群落变化及相互作用对土壤有机碳稳定性影响。结果表明 1. 短期氮沉降增加显著降低了野外模拟试验容积土壤pH值和EC，但对土壤团聚体颗粒分布、土壤水稳定性，总有机碳(SOC)、可溶性碳(DOC)、热水溶性碳(HWOC)、碳水化合物碳、酸溶性碳、颗粒有机碳、矿物结合态碳及化学稳态碳含量无显著影响。 2.氮沉降增加显著降低容积土壤微生物碳(MBC)、MBC/MBN，而微生物氮(MBN)随氮沉降量增加递增。氮沉降增加对土壤脲酶和蔗糖酶作用不显著，但显著影响酸性磷酸酶。高氮沉降量下微生物由于对氨基酸类、羧酸类和酚酸类物质的代谢能力急剧下降而显著抑制土壤微生物碳代谢活性，进而显著抑制土壤微生物功能多样性。高氮沉降量对土壤微生物群落结构多样性有一定影响，显著加快土壤有机碳矿化速率。 3.氮沉降增加下，土壤团聚体内SOC和HWOC受影响较小，而团聚体内DOC、MBC、MBN、MBC/MBN和酶活性受显著影响。氮沉降主要影响0.25-2mm团聚体中有机碳矿化速率及累积矿化量，但对其他粒径土壤团聚体影响较小。氮沉降显著提高土壤团聚体内微生物的碳代谢活性。氮沉降量增加下土壤微团聚体显著促进微生物结构多样性，粘粉粒有明显抑制作用，而大团聚体颗粒无显著影响。 4. 室内试验表明，>2 mm大团聚体和HWOC含量是表征短期氮沉降对亚热带林地土壤物理结构和有机碳稳定性影响的敏感指标。 5. 室内试验显示，氮沉降量增加显著影响土壤有机碳矿化、无机氮、DOC、HWOC及微生物量，但土壤团聚体结构也能影响土壤有机碳稳定性和微生物活性及群落组成。以上结果表明，短期氮沉降对土壤团聚体稳定性和有机碳组分影响有限，但土壤微生物群落生物量、活性及功能和结构多样性和酶活性等能敏感反映氮沉降变化。氮沉降增加改变了土壤微生物群落和物理生境，从而影响土壤有机碳稳定性。因此，土壤团聚体对有机碳库的保护作用及团聚体与微生物的相互作用是氮沉降对土壤有机碳稳定性的重要机制之一。