土壤具有缓冲性能，有助于缓和土壤酸碱变化，为植物生长和微生物活动创造比较稳定的生活环境。土壤缓冲性能（Soil buffering cpapacity）主要通过土壤胶体的离子交换作用、强碱弱酸盐的解离等过程来实现，因此土壤缓冲性能的高低取决于土壤胶体的类型与总量、土壤中碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐和磷酸氢盐的含量等。量化土壤酸缓冲性能的一个重要指标是土壤酸中和容量（Acid neutralizing capacity, ANC），ANC是土壤体系在某一参比pH下所能中和的强酸的量。活性氮输入导致的土壤酸化已成为草原生态系统的一个主要环境问题，酸化降低土壤的酸性中和容量，可能改变土壤团聚体组成和分布、离子组成，影响土壤-植物系统养分和水分循环。草地管理实践，如割草和放牧，可以输出大量的氮及其他营养元素，如盐性离子的输出会加剧土壤酸化。然而，关于不同形态氮化合物添加和割草对土壤ANC变化的影响及驱动机制的尚缺乏系统研究。

韩兴国/姜勇团队依托内蒙古草原进行为期6年的氮化合物（尿素、硝酸铵、硫酸铵）与割草处理控制实验平台，系统研究了氮富集和刈割背景下草甸草原土壤ANC变化及其驱动机制。研究发现，硫酸铵添加导致土壤ANC平均下降78.9%，尿素和硝酸铵添加分别导致ANC平均下降25.0%和52.1%。氮化合物添加下土壤硝化作用释放的质子（H⁺）、可交换Ca²⁺和Mg²⁺的降低是ANC下降的主导原因。割草使尿素和硝酸铵添加下土壤ANC进一步下降，主要原因是植物生物量收获向系统处输出Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺等盐基。上述结果表明不同氮化合物添加均会降低土壤的酸中和容量，有可能对草地生态系统健康造成潜在威胁。

   上述成果近期发表在Journal of Environmental Management上，中国科学院沈阳应用生态研究所王志瑞助理研究员为第一作者，河北大学生命科学学院姜勇教授为通讯作者，共同作者有中国科学院沈阳应用生态研究所李慧研究员、蔡江平副研究员、冯雪助理研究员、李天鹏博士、博士生陆长鸣、王聪、吴辉，沈阳大学张玉革教授、李欣悦硕士，河北大学韩兴国教授、刘贺永研究员。该研究得到国家自然科学基金项目（32271655、32271677）资助。

   论文链接：Wang ZR, Li TP, Lu CM, Wang C, Wu H, Li XY, Cai JP, Feng X, Liu HY, Zhang YG, Han XG, Li H, Jiang Y*. Mowing aggravates the adverse effects of nitrogen addition on soil acid neutralizing capacity in a meadow steppe. Journal of Environmental Management, 2024, 362: 121293 Doi: 10.1016/j.jenvman.2024.121293 (中科院二区, Q1, IF: 8.7)

摘要图

图1 不同处理下全土和各粒级土壤团聚体pH（a-d）和酸中和容量ANC_pH=5.0（e-h）。ANC_{pH 5.0}：参比pH值为5时的土壤酸中和容量。AN：NH₄NO₃，AS：(NH₄)₂SO₄。数值为平均值±标准误差（n=5）。不同的大写字母和小写字母分别表示在未割草或割草处理下，不同氮化合物处理之间存在显著差异（P<0.05）。通过双因素方差分析，差别不同氮化合物类型（N）、割草（M）处理及交互作用（N×M）的差异显著性（*P<0.05、**P<0.01、***P<0.001）

图2  不同处理下全土和各粒级土壤团聚体有机质（a-d）、NH₄⁺-N（e-h）、NO₃^—N（i-l）、有效S（m-p）含量

图3 不同处理下全土和各粒级土壤团聚体交换性Ca²⁺（a-d）、Mg²⁺（e-h）、K⁺（i-l、Na⁺（m-p）含量

图4 不割草和割草处理下土壤酸中和容量ANC_{pH 5.0}与相关土壤性质参数间的相关关系

图5 不割草（a、b）和不割草（c、d）处理下3种氮化合物添加对土壤酸中和容量ANC_{pH 5.0}影响，以及土壤团聚体对土壤酸中和容量ANC_{pH 5.0}影响的结构方程模型

附图1 土壤酸滴定曲线

附图2 土壤酸中和容量与相关土壤性质参数间的相关关系

附图3 各土壤性质参数对酸中和容量的相对影响                            (姜勇供稿)