导读
上世纪以来，热带生态系统越来越容易受到火灾影响，然而关于火灾干扰对热带地区生物地球化学循环的影响，尚未得出一致的结论。热带地区人为主导的火情不断增加，以及热带碳（C）对全球C循环的贡献表明，了解该地区火灾影响的一般规律，特别是人为火灾的影响至关重要。为了量化火灾类型对泛热带C和氮（N）动态的影响，我们根据原文描述，识别了两种类型的火灾，即人为火灾和野火，同时使用荟萃分析确定变异性的主要来源。针对人为火灾，分析实验因素，包括实验持续时间、火灾频率和火灾发生后的时间，以确定影响地上和地下C和N动态变化的最重要因素。
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原文信息
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正文
火灾是陆地生态系统中的常见干扰，每年在全球范围内燃烧4.23亿公顷土地。地面研究和遥感数据表明，火灾，包括与土地转换有关的人为燃烧，在热带和亚热带生态系统中比地球上任何其他地方都更为普遍。除了作为一种强大的瞬时环境改进剂，火还可能对植物?土壤系统的生物地球化学和化学计量特征产生深远的影响，特别是热带地区C和N的动态。然而，目前尚未达成共识，因此，必须综合和量化火灾对热带生态系统C、N动态的影响。
以热带生态系统为研究对象，通过对87项研究中个观测结果进行荟萃分析（图1），作者研究了火灾对热带生态系统C、N动态的影响，提出了如下科学问题：
（1）土层深度、植被类型（热带草原、热带干旱森林和热带雨林）和最后一次火灾发生后的时间对地上和地下C、N动态对人为火和野火响应的影响是怎样的？
（2）哪一种驱动因素更好的解释了热带系统所有植被类型地上和地下C、N动态对人为火灾的响应？
FIG1
样点的地理分布。图例彩色圆圈代表实验持续时间（以年为单位）。灰色圆圈（NA）表示未报道实验持续时间。
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结果
火灾减少了地上和地下C和N库，地上减少的幅度大于地下（图2和3）。火灾减少了土壤表层总碳（TC）、总氮（TN）和NO3-，增加了NH4+；对土壤深层C、N影响未达到显著水平（图3）。火灾降低了热带草原TC和TN，但是对热带干旱森林和热带雨林TC和TN影响未达到显著水平（图3）。
FIG2
火灾对（a）地上生物量（TAGB）、碳（TAGC）和氮（TAGN）影响;（b）它们的植被类型特异性反应（热带草原、热带干旱森林和热带雨林）；以及（c）随火灾后时间（月）的变化规律。数值代表平均值和95%置信区间。每个变量旁的数字代表观测值数量。
FIG3
火灾对（a?d）土壤全碳（TC）和（e?h）全氮（TN）总体动态（a,e）影响，以及它们在不同土层（b,f），植被类型（c,g），以及火灾发生后的时间（d,h）的变化规律。数值代表平均值和95%置信区间。每个变量旁的数字代表观测值数量。
火灾对热带草原NH4+和NO3-影响未达到显著水平，因为火灾对氮矿化过程（Nmin）影响不显著（图4）。相反，火灾增加了热带干旱森林NH4+和减少了NO3-，对热带雨林NH4+没有显著影响和增加了NO3-，因为分别增加了有机氮的热分解和土壤硝化作用（图4）。此外，火灾后NH4+最初下降，NO3-上升，之后随着火灾后时间增加而下降（图4）。
FIG3
火灾对（a?d）土壤微生物生物量碳（MBC）,（e?h）净氮矿化速率（Nmin），（i?l）铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）总体动态（a,e,i,m）影响，以及它们在不同土层（b,f,j,n），植被类型（c,g,k,o），以及火灾发生后的时间（d,h,l,p）的变化规律。数值代表平均值和95%置信区间。每个变量旁的数字代表观测值数量。
地上和地下C和N动态对人为火灾的响应分别受到火灾频率和实验持续时间调控（表1和图5）。
FIG3
地上和地下C和N变量对人为火响应（自然对数的响应比）变化的控制因素
注：粗体值表示p0.05
缩写:NH4+，铵态氮;NO3-，硝态氮;TAGC，总地上生物量碳;TAGN，总地上生物量氮;TC，土壤全碳;TN，土壤全氮
FIG5
地上和地下C和N变量的自然对数响应比（lnRR）与人为火的火灾频率（以每年次数表示），实验持续时间（以年为单位）和火灾后时间（以月为单位）的关系。*p.05.**p.01.***p.。
缩写:NH4+，铵态氮;NO3-，硝态氮;TAGC，总地上生物量碳;TAGN，总地上生物量氮;TC，土壤全碳;TN，土壤全氮
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结论
研究结果表明，地上植物碳（C）和氮（N）库更易受到火灾的影响，而火灾对地下土壤C和N生物地球化学循环的影响更加的复杂。火灾对地下C和N库的影响具有高度不确定性和植被特异性，需要进一步研究。
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徐侠课题组
徐侠
南京林业大学，教授，GlobalChangeBiology编委(-)
研究方向：全球变化生物学、土壤生态学、生物地球化学
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