每年有大量的二氧化碳(CO2)从土壤中释放，主要来源于凋落物和土壤碳(C)的分解。养分有效性，尤其是氮(N)和磷(P)在凋落物和土壤碳分解中起重要作用。大多数研究中只单独探究土壤碳矿化或凋落物分解，在长期施肥条件下同时探究这两者的碳释放模式的研究并不多，因此，了解其潜在机制对于减缓二氧化碳排放和气候变化至关重要。
我园博士生张靖凡在王法明研究员的指导下，利用热带次生林氮磷添加的野外试验平台，进行为期两年的野外试验，在长期（11年）氮磷添加的土壤中，添加了两种不同的凋落物：玉米根或玉米叶。测量了土壤总碳矿化率（CO2通量）来表征总碳的矿化，使用13C同位素示踪来确定碳的来源（土壤碳或凋落物碳）。通过测定与碳矿化相关的胞外酶（β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、酚氧化酶(PHO)和过氧化物酶(PER)）以及磷脂脂肪酸（PLFA）表征的土壤微生物群落结构，通过机构方程模型来解释土壤碳释放速率对不同施肥处理的响应。
研究表明，氮的添加仅加速了凋落物碳释放，0~5cm和5~10cm土层凋落物碳释放量分别增加了42%和6%。磷添加仅抑制了土壤碳的分解，0~5cm和5~10cm土壤碳释放量分别减少了9%和11%。氮添加增加了土壤中碳的释放，其原因可能是微生物生物量、真菌与细菌的比值和碳降解酶活性的提高。然而，添加磷导致微生物特性和碳降解酶活性的相反结果，与碳的释放减少相关。研究表明，长期氮、磷添加对凋落物和土壤碳的分解的影响具有选择性，且这一趋势在未来氮沉降增加的热带森林中可能更为显著。研究结果表明，在未来的碳中和策略中，应考虑气候变化下凋落物和土壤碳分解的不同模式。该研究结果以“Nitrogen and phosphorus addition exerted different influences on litter and soil carbon release in a tropical forest”为题在science of the total environment在线发表，详见https://authors.elsevier.com/a/1euuMB8ccuiOq
图一：显示氮和磷添加如何改变凋落物和土壤碳的释放及其微生物机制的概念图
图二：在华南次生林12个月的土壤分解试验中，氮磷添加对土壤碳释放的影响
图三：利用结构方程模型分析在氮磷添加通过影响微生物活性及群落结构来影响土壤碳及凋落物碳释放
