碳矿化是调控土壤碳储存和稳定性的关键过程，受到多种生物地球化学过程驱动。高氮输入通常会导致土壤可利用性碳限制、氮磷元素富集、交换性碱性阳离子淋失（K、Ca、Na、Mg）和有毒性微量元素积累（Fe、Mn、Cu、Zn），上述变化均会影响土壤的碳矿化作用。然而，富氮生态系统中这些因素在调节土壤碳矿化中的相对重要性仍不清楚。

为明确可利用性碳和各类养分元素变化对土壤碳矿化的相对贡献，中国科学院植物研究所韩兴国研究组通过添加石灰和葡萄糖改善长期施氮土壤可利用碳和养分状况，研究了土壤碳矿化对土壤碳、大量元素氮和磷、交换性碱性阳离子（K⁺、Na⁺、Mg²⁺）和可利用态微量元素（Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺）变化的响应。结果表明，添加石灰降低了土壤微量元素含量，而葡萄糖添加提高了土壤有效磷和交换性碱性阳离子含量。土壤氮磷元素、交换性碱性阳离子和微量元素的有效性通常被认为是土壤碳矿化的重要驱动因素，然而，本研究中，它们与土壤碳矿化相关性较弱。添加葡萄糖后，微生物生物量显著提高，土壤碳矿化随着氮添加量的增加而增加。基于结构方程模型分析，土壤可利用态碳、有效态氮和磷、交换性碱性阳离子和可利用态微量元素对土壤碳矿化的标准化总效应分别为0.86、-0.29、0.15和-0.08。本研究表明，氮添加引起的土壤养分的显著变化（如氮磷富集、碱性阳离子淋失和有毒性微量元素积累）对土壤碳矿化速率影响较弱，而碳可利用性是富氮土壤中碳矿化的最关键驱动因素。该研究有助于深入了解氮输入与土壤碳循环之间的关系及其调控机制。

该项研究成果于近日发表在国际学术期刊Soil and Tillage Research上。植物所已毕业博士研究生姜良超为论文第一作者，韩兴国研究员和已出站博士后宁秋实博士为论文共同通讯作者。植物所杨俊杰博士和河北大学张海洋研究员等参与了此项工作。该研究得到国家自然科学基金重点项目的资助。

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167198723002313

（植被生态实验室供稿）

(a) 石灰、葡萄糖和氮添加处理对土壤碳矿化的直接和间接影响的结构方程模型；(b) 土壤易利用性碳、常量元素(氮、磷)、碱性阳离子和微量元素对土壤碳矿化的标准化总效应。