SCI论文分享短期磷添加增加了氮添加对典型草原土壤呼吸的影响

　　写在前面
　　不积跬步无以至千里
　　原文标题：Short-term phosphorus addition augments the effects of nitrogen addition on soil respiration in a typical steppe
　　参考译文：短期磷添加增加了氮添加对典型草原土壤呼吸的影响
　　DOI：10.1016/j.scitotenv.2020.143211
　　文章切入点：开展氮磷交互添加实验，模拟氮沉降背景下土壤呼吸的变化研究。
　　01  Abstract
　　Soil respirationis one of the largest carbon (C) sources in terrestrial ecosystems and issensitive to soil nutrient variation. Although nitrogen (N) availabilityaffects soil respiration, other nutrients, such as phosphorous (P), which playpivotal roles in plant growth and microbial activity, may also affect soilrespiration. In addition, N and P have been widely reported to interactivelyaffect plant growth; however, their interactive effects on soil respirationhave rarely been studied. Therefore, we conducted a short-term, two-factorexperiment (from 2013 to 2015) to determine whether N and P addition caninteractively affect soil respiration in a northern Chinese steppe. Nitrogenaddition elevated soil respiration by 9.5%, whereas P addition did not affectsoil respiration in the studied steppe across all treatments. However, neitherN nor P addition significantly affected soil respiration alone in theexperiment. Furthermore, N and P interactively affected soil respiration.Nitrogen addition did not affect soil respiration in the ambient P plots, butsignificantly elevated soil respiration (by 17.7%) in P addition plots acrossthe three growing seasons. The effects of N addition on soil respiration wereprimarily correlated with the responses of vegetation cover and litter biomassto N addition in the experiment. Our results demonstrate that P additionaugments the effects of N addition on soil respiration. Soil nutrient contentsshould be incorporated into predictive models for terrestrial C cycle responseto N addition.
　　02  参考译文
　　土壤呼吸是陆地生态系统中最大的碳源之一，对土壤养分变化十分敏感。氮（N）的有效性影响土壤呼吸，而磷（P）等其它养分对植物生长和微生物活性起着关键作用，也可能影响土壤呼吸。此外，氮、磷对植物生长的交互影响已被广泛报道；然而，它们对土壤呼吸的交互作用却鲜有研究。因此，我们进行了一项短期、双因素试验（期限：2013-2015年），以确定氮和磷的添加是否会交互影响中国北方草原的土壤呼吸。（结果表明）施氮使土壤呼吸提高了9.5%，而所有处理中施磷对土壤呼吸均无影响。无论单独施氮还是施磷对土壤呼吸的影响均未达显著水平。此外，氮、磷交互影响土壤呼吸。施氮对周围施磷地块的土壤呼吸没有影响，但在三个生长季中，施磷地块的土壤呼吸显著提高（17.7%）。施氮对土壤呼吸的影响主要与植被盖度和凋落物生物量对施氮的响应有关。综上所述，施磷增加了施氮对土壤呼吸的影响。土壤养分含量应纳入陆地碳循环对施氮响应的预测模型。
　　03  前言观点及假设
　　研究重要性：
　　1、更深入地了解土壤呼吸对养分有效性的响应对于提高未来全球碳循环反馈预测模型的性能至关重要；
　　2、氮沉降将继续增加，高氮沉降将降低生物量和土壤pH，降低土壤呼吸，但目前的研究存在不确定性，因此需要开展特定生境中氮添加对土壤呼吸影响的研究；
　　3、氮、磷循环相互影响，并影响土壤微生物群落构成、净初级生产力及微生物量尽管土壤对氮沉降的呼吸响应可能取决于土壤磷含量，但很少研究磷和氮对土壤呼吸的协同效应。
　　文章涉及的问题：
　　1、氮磷配施对土壤呼吸及微生物群落特征的协同效应；
　　2、评估2013年至2015年三个生长季的非生物因子（即土壤温度、水分、pH值和养分含量）和生物因子（即植被覆盖、地上和地下NPP以及微生物生物量中的C和N）大小；
　　文章假设：
　　1、 在温带草原上的在早期处理阶段，外源氮的单独添加通过刺激植物生长而增加土壤呼吸 ；
　　2、由于草原缺磷，单独施磷不影响土壤呼吸；
　　3、由于这两种养分对植物生长的协同作用，施磷增强了施氮对土壤呼吸的影响。
　　04  实验设计
　　实验设计：
　　本文选取的样点有20个5X5m2样地，位于4X5的方格中，处理间隔3米，4个处理：对照、施氮（硝酸铵年均每平方10g）、施磷（过磷酸钙水合物，年均每平方11.45g，相当于年均每平方5g）、N+P（与单独添加重量一致）。
　　测定指标：
　　ST、SW、MBC、MBN、SOC、TN、P、土壤呼吸速率、植被覆盖百分比、枯落物生物量、地上地下净生产量。
　　05  图表构成
　　表1、土壤理化指标与土壤呼吸的双因素方差分析结果。
　　图1、土壤C、N、P的年变化。
　　图2、不同处理中土壤理化指标的平均值变化。
　　图3、3年的不同处理土壤呼吸速率月变化和年变化以及总体均值。
　　图4、不同处理的植物覆盖率、净生产量和枯落物生物量。
　　表2、基于一元线性回归的土壤呼吸与土壤理化性质间的拟合程度、回归系数及显著性检验。
　　这个表，如果考虑交互影响的结果会是怎样的呢？比如覆盖度（Cover）影响枯落物（Litter），进一步又影响微生物碳（MBC）和微生物氮（MBN），最终可能共同交互影响土壤呼吸。如果考虑这些交互效应，那显著性检验和R平方值会如何变化呢？不过，作者进一步给出了下面的结构方程模型分析。
　　图5、结构方程模型揭示N、P（添加与否）对植物覆盖率、净生产率、枯落物的改变对土壤呼吸的影响。
　　图6、结构方程模型的标准化总效应
　　06  讨论段落
　　1、支持短期氮添加促进土壤呼吸并与其它研究对比；土壤呼吸增加的原因及机制，如植物覆盖、枯落物等。
　　2、长期氮添加对土壤呼吸影响的讨论，强调长期实验研究的必要性。
　　3、磷添加对土壤呼吸影响不显著的原因。
　　4、磷、氮添加对土壤呼吸影响的机制。
　　07  思路总结
　　本文通过研究不同N、P添加处理对土壤呼吸的影响，跨度时间和数据量均够大的。分别做了双因素方差分析和回归分析对土壤呼吸的影响，条形图阐述不同处理下土壤呼吸、植物及土壤理化性质的变化，最后用结构方程模型阐述各理化性质间的影响关系以及对土壤呼吸的影响关系，值得学习。