每年有大量二氧化碳(CO2)從土壤中釋放，主要來源于凋落物和土壤碳(C)的分解。養(yǎng)分有效性，尤其是氮(N)和磷(P)在凋落物和土壤碳分解中起重要作用。多數(shù)研究中僅單獨(dú)探究土壤碳礦化或凋落物分解，同時探究在長期施肥條件下兩者碳釋放模式的研究較少，因此，了解其潛在機(jī)制對于減緩二氧化碳排放和氣候變化十分重要。

中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心博士生張靖凡在研究員王法明的指導(dǎo)下，利用熱帶次生林氮磷添加的野外試驗平臺，進(jìn)行為期兩年的野外試驗，在長期(11年)氮磷添加的土壤中，添加了兩種不同凋落物：玉米根或玉米葉。測量了土壤總碳礦化率(CO2通量)來表征總碳的礦化，使用13C同位素示蹤來確定碳的來源(土壤碳或凋落物碳)。通過測定與碳礦化相關(guān)的胞外酶【(β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、酚氧化酶(PHO)和過氧化物酶(PER)】和磷脂脂肪酸(PLFA)表征的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，機(jī)構(gòu)方程模型來解釋土壤碳釋放速率對不同施肥處理的響應(yīng)。

研究表明，氮的添加僅加速了凋落物碳釋放，0~5cm和5~10cm土層凋落物碳釋放量分別增加了42%和6%。磷添加僅抑制了土壤碳的分解，0~5cm和5~10cm土壤碳釋放量分別減少了9%和11%。氮添加增加了土壤中碳的釋放，其原因可能是微生物生物量、真菌與細(xì)菌的比值和碳降解酶活性的提高。然而，添加磷導(dǎo)致微生物特性和碳降解酶活性的相反結(jié)果，與碳的釋放減少相關(guān)。研究表明，長期氮、磷添加對凋落物和土壤碳分解的影響具有選擇性，并且該趨勢在未來氮沉降增加的熱帶森林中可能更顯著。研究結(jié)果表明，在未來的碳中和策略中，應(yīng)考慮氣候變化下凋落物和土壤碳分解的不同模式。

相關(guān)研究成果已在線發(fā)表在Science of The Total Environment(《總體環(huán)境科學(xué)》)。

圖1.顯示氮和磷添加如何改變凋落物和土壤碳的釋放及其微生物機(jī)制的概念圖

圖2.在華南次生林12個月的土壤分解試驗中，氮磷添加對土壤碳釋放的影響

圖3.利用結(jié)構(gòu)方程模型分析在氮磷添加通過影響微生物活性及群落結(jié)構(gòu)來影響土壤碳及凋落物碳釋放