氮和碳素在土壤中存在紧密的耦合关系，由于微生物自身代谢的化学计量需求，微生物在利用外源碳素进行合成和分解代谢的同时，也将刺激有机氮的矿化过程进而影响土壤供氮潜力。但在外源有机碳输入普遍发生的背景下，仍缺乏关于土壤总氮矿化（GNM）对外源有机碳输入全球尺度响应模式的整合分析，这限制了我们对全球土壤潜在氮供应及碳氮元素流动的认识。
　　东北地理所土壤物质循环学科组研究人员在Web of Science和中国知网上检索了2021年9月10日前发表的相关文献，汇总了全球范围内63项研究的265组观测值，借助分层模型和方差-协方差矩阵，进行了土壤GNM对外源有机碳输入响应的meta分析，探讨了外源有机碳性质及环境因子对GNM的影响。
　　研究表明：外源有机碳的输入使GNM显著提高了40.8%（图1a）。外源有机碳基质添加对土壤GNM的影响因其种类而异，秸秆和堆肥等复杂外源有机碳的输入使土壤GNM显著提高了44.7%，而葡萄糖等简单外源有机碳输入对土壤GNM没有显著影响（图1b）。在各生态系统中，外源有机碳添加仅对农田生态系统土壤GNM有显著的促进作用（图1d）。外源有机碳基质输入对土壤GNM影响因子的分析发现，外源有机碳的输入量是影响土壤GNM最重要因素，二者呈显著正相关（p < 0.05）（图2）。此外，土壤初始pH和外源有机碳的pH在调控外源有机碳输入后土壤GNM变化中起到重要作用，且与GNM呈显著负相关（p < 0.05）。本研究meta分析结果提供了对全球范围内土壤GNM对外源有机碳基质输入响应的系统性理解，研究结果为提升碳氮耦合作用下全球碳氮循环平衡模型提供参考。

　　图1 土壤总氮矿化对外源有机碳添加的响应值

　　图2 外源有机碳添加条件下气候因子、土壤初始性质、外源有机碳性质对土壤总氮矿化的影响
　　相关研究成果近期发表在农林科学领域期刊《Soil & Tillage Research》上，土壤物质循环学科组特别研究助理刘明慧为第一作者，李禄军研究员和东北林业大学冯富娟教授为共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院基础前沿科学重点研究计划项目和黑龙江省****基金项目联合资助。
　　论文信息：Minghui Liu, Fujuan Feng*, Lu-Jun Li*, Xinran Du, Zhuoyun Zhang, Ximei Ji. Possibility of exogenous organic carbon input to increase global soil nitrogen supply potential: A meta-analysis. Soil & Tillage Research, 2023, 232, 105773.
　　论文链接：https://doi.org/10.1016/j.still.2023.105773

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