近日，中国农业大学资源与环境学院范明生教授和农学院臧华栋教授在国际知名期刊《全球变化生物学》（Global Change Biology）发表题为《并非所有的土壤碳都是相同的：氮输入下的易分解库和稳定库》（Not all soil carbon is created equal: Labile and stable pools under nitrogen input）的原创性研究成果。该研究揭示了氮输入能够抑制土壤有机质的矿化，尤其对不稳定碳库的影响更大，解决了多年来国际学术界对不同土壤碳库响应氮输入的争论，为理解生态系统氮输入对土壤碳循环的影响及微生物作用机理提供了新证据和理论支撑。
碳氮循环在所有元素循环中联系最紧密。人类活动增加了全球范围内的氮输入，因此，揭示氮输入对土壤碳循环的影响，对于理解全球碳氮循环的复杂相互关系，及其对生态系统过程和服务功能影响至关重要。氮输入增加可通过促进植物生物量和植物源碳向土壤的输入，对土壤有机碳累积具有间接促进作用。然而，氮输入对具有不同稳定性有机碳库矿化的直接影响及机制一直存在争议。主要原因在于土壤有机碳从活跃性库到稳定性库是一个连续体，有效识别不同稳定性有机碳库，以及区分氮输入对土壤有机碳库的间接和直接影响是一个重大挑战。
图1. 不同稳定性土壤有机碳库对氮输入的响应；不同施氮量下不同土壤碳库的累积CO2排放（a）和氮诱导的激发效应（d）；63天内不同土壤碳库（从活跃性到稳定性库）累积CO2释放随施氮量的增加呈线性关系（b）；SOM矿化对施氮的敏感性取决于库稳定性(c)。
研究团队首次将 21 年 C3 –C4植被转换的13C自然丰度和长期培养试验相结合，有效区分和评估了氮输入对不同稳定性有机碳库直接影响作用。研究表明，氮输入抑制了所有有机碳库的矿化作用，且对氮的敏感性随着碳库的稳定性增强而降低。其中，氮输入对非常活跃库的分解抑制作用最高(18-52%)，而对活跃和稳定库(11-47%)以及非常稳定库(3-21%)的抑制作用则相对较低（图1）。因此，土壤有机碳库的可利用性越高，氮输入对其分解的抑制作用就越强，在全球尺度上就具有更大的碳固存潜力（图2）。
研究进一步揭示由氮输入引起的对土壤有机碳矿化抑制作用，在短期归因于微生物生物量的减少和土壤生态功能的下降。从长远来看，细菌群落向变形菌门的转变和活跃碳降解功能基因减少是主要驱动因素。
图2 土壤有机质矿化对氮输入的响应图。绿线和棕线表示有机质分解率随氮输入而下降，浅绿色阴影表示有机质分解对氮输入的敏感性随碳可利用性减少而降低。
中国农业大学资环学院范明生教授为论文通讯作者，农学院臧华栋教授为论文第一作者，已毕业博士生Imran Mehmood为论文共同第一作者，农学院曾昭海教授和博士生贾蓉、土地学院陈海青副教授、德国哥廷根大学Yakov Kuzyakov教授、中科院昆明植物所桂恒副研究员、德国亥姆霍兹环境研究中心Evgenia Blagodatskaya研究员、中科院地理所徐兴良研究员、英国阿伯丁大学Pete Smith教授参与了研究。该研究工作得到了国家自然科学基金（32101850, 31972520）、国家重点研发计划（2022YFD1901100）的资助。
