碳素和氮素在凋落物中是耦合的，但是在凋落物分解过程中，碳素呈指数下降趋势，而氮素很多情况则是先上升后下降，因此是否存在碳氮解耦合现象？实际上总氮释放和总氮固持两个过程决定凋落物氮素随分解时间的变化，只有区分这两个过程才能明确氮释放的速率及其与碳释放的关系。在全球气候变化背景下，氮沉降增加对凋落物分解及养分释放造成了重要影响。然而，氮沉降增加是否会改变凋落物碳氮释放的比例关系，是否会影响总氮释放和总氮固持过程？这些问题还有待回答。

　　本课题组利用¹⁵N同位素技术标记两种凋落物(富氮叶片和贫氮小枝)，再把它们投放到长白山阔叶红松林地中进行原位分解实验，同时进行对照和氮添加处理(50 kg N ha^-1yr^-1)。研究发现，凋落物碳释放和总氮释放在分解1年内符合1:1关系但随后偏离，这种关系不受氮添加影响；在分解后期，叶片(富氮)碳氮释放均受氮添加抑制，但是小枝(贫氮)的氮释放不受影响(图1)；与之相反，小枝(贫氮)的氮固持速率在氮添加下增加，但是叶片(富氮)不受影响。因此我们总结的概念模型指出，叶片和小枝净氮释放均受到氮添加抑制，但是两者发生的原因不同(图2)，即在氮添加条件下，叶片净氮释放减少是总氮释放受抑制所致，而小枝净氮释放减少则是总氮固持增加所致。这项研究揭示了凋落物分解过程中碳氮释放速率的非线性关系，这一关系可用于对总氮释放过程的模拟；同时揭示了氮释放和固持在不同分解阶段对氮沉降的不同响应，且这种响应受凋落物初始氮含量调控。

　　图1凋落物碳素和氮素释放的关系

　　图2凋落物氮素释放与固持对氮添加的响应

　　研究成果以“Non-linear coupling of carbon and nitrogen release during litter decomposition and its responses to nitrogen addition”为题发表在Journal of Geophysical Research - Biogeosciences期刊上。生物地球化学实验室白娥教授为通讯作者，裴广廷博士为第一作者。本研究得到中国科学院青年促进会项目和国家自然基金委优秀青年项目的支持。