大气氮沉降显著影响陆地生态系统尤其热带和亚热带森林生态系统的硅循环。土壤硅动态与植物的生长与防御策略密切相关，调控着硅酸盐风化进程，进而影响森林生态系统碳吸存。当前大部分相关研究主要基于林下氮添加实验，可能忽略了林冠多种生态过程，可能无法真实反映大气氮沉降对森林生态系统土壤硅组分的影响。

中国科学院华南植物园生态中心博士研究生余恒等人依托建立的“林冠、林下氮添加模拟大气氮沉降”野外控制实验平台，探讨了不同氮添加方式对土壤硅组分的差异性影响及其机制。结果表明，不同氮添加方式对土壤硅组分的影响不同：林冠氮添加显著提高了土壤氯化钙提取态硅(植物有效硅)、乙酸提取态硅和草酸提取态硅的含量，主要归因于低结晶度成土氧化物的增加，可能为有效硅提供了更多的吸附位点;林下氮添加则通过显著降低土壤 pH 并提高土壤有机碳含量，增强了非晶态/生物源硅组分(如过氧化氢提取态硅、碳酸钠提取态硅和土壤植硅体)的含量。值得注意的是，植物有效硅仅在深层土壤中与碳酸钠提取态硅和土壤植硅体呈显著正相关，但在表层和审查土壤中与乙酸提取态硅和过氧化氢提取态硅显著正相关。本研究发现，土壤中的植硅体可能并非植物有效硅的唯一来源，吸附/解吸过程也是调控土壤硅有效性的关键机制之一。上述结果揭示了不同氮添加方式对土壤硅组分的差异性机制，在评估大气氮沉降对森林生态系统硅生物地球化学循环影响时，应充分考虑林冠生态过程。

相关研究成果以“Distinct effects of long-term canopy and understory nitrogen addition on soil silicon forms in a subtropical forest”为题近期在线发表在国际学术期刊Geoderma(《土壤学》)上。中国科学院华南植物园博士生余恒为论文第一作者，旷远文研究员为通讯作者。该研究得到广东省重点领域研发项目、广东省基础和应用旗舰项目和华南植物园应用植物重点实验室项目联合资助。

图1. 林冠和林下氮添加对亚热带森林不同土壤硅组分的影响

图2. 亚热带森林植物有效硅的主要影响因素