大气二氧化碳浓度上升及全球气温升高都会加强植物的光合作用，提高净初级生产力，进而改变地上凋落物的数量和质量，影响土壤有机碳的周转。土壤有机质的总体数量变化是一个长期的过程，可能要经过成百上千年，而其化学组成变化可能在短期内显现。目前我们还不清楚土壤有机质的化学组成是否受到短期内（十年尺度）凋落物数量变化影响，尤其是在表层以下的土壤。

　　基于此，生物地球化学组王鑫博士利用野外控制实验探究了温带地区落叶林土壤有机质的化学组成对地上凋落物处理（加倍凋落物、去除凋落物和对照）的响应及其潜在机制。结果表明，五年的地上凋落物数量处理并没有显著影响土壤有机碳和总氮的含量，但地上凋落物数量加倍处理相对于去除处理使10-20 cm 土壤有机碳中木质素和次级脂肪酸的含量分别显著提高了28.24%和42.42%（图1），表明这些化学稳定的化合物在10-20 cm土壤中被选择性积累。五年的凋落物处理对微生物残体标志物氨基糖含量并没有影响。相对于对照，地上凋落物加倍处理使得土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量分别显著提高36.23%及54.09%（图1），这主要是由于地上凋落物输入增加使得基质有效性（可溶性有机碳）和养分有效性（总可溶性氮）显著提高，有利于微生物的生长繁殖。虽然微生物量的增加能加大有机碳的分解，但这一效应并不能抵消加倍地上凋落物投入对土壤有机碳的正向影响，而是使土壤有机碳向更稳定的化合组成转变。另外，地上凋落物去除与地上凋落物加倍对土壤有机碳的影响并不完全相反，这表明在地上凋落物去除处理下，地下输入能够维持至少五年的土壤有机碳存储量。经凋落物处理五年土壤有机碳化学组成的变化表明，未来土壤有机碳稳定性和碳库大小可能会发生变化，特别是在10-20 cm土壤而非与凋落物直接接触的表层变化更为明显，在未来的全球变化研究中应引起重视。

　　以上研究成果以Aboveground litter addition for five years changes the chemical composition of soil organic matter in a temperate deciduous forest为题，发表在Soil Biology and Biochemistry上。王鑫为文章的第一作者，白娥教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金，中国科学院前沿科学重点研究项目，中国科学院青年创新促进会的支持。

　　

 

　　图1. 不同凋落物处理中土壤木质素(mg/100 mg OC)、次级脂肪酸(SFA，mg/100 mg OC)、微生物生物量碳(MBC，μg C/g土壤)和微生物生物量氮(MBN，μg N/g土壤)的含量。