土壤碳庫是陸地生態系統中最大的碳庫之一，其動態變化對全球氣候變化具有重要影響。氮沉降增加是當前全球變化的重要特征，可能通過改變微生物介導的有機質分解過程調控土壤碳循環。然而，氮添加如何通過土壤胞外酶活性驅動碳儲存的機制尚不明確。

為此，我們通過整合全球379項田間試驗數據，系統解析了氮添加對水解性（如β-1,4-葡萄糖苷酶）和氧化性（如過氧化物酶）碳降解酶活性的影響及其與土壤有機碳儲存的關系。研究結果表明，氮添加使水解性碳降解酶活性提高12.8%，但氧化性碳降解酶活性降低11.9%。兩類酶活性的不平衡變化是氮添加下土壤碳固存的關鍵調控因子。長期氮添加通過降低微生物生物量碳抑制氧化性酶活性，進一步減少復雜碳組分的分解，從而增強土壤有機碳穩定性。研究還發現，氮添加導致的土壤酸化直接抑制微生物生長，間接削弱氧化性酶活性，這一機制在森林生態系統中尤為顯著。短期（<5年）氮添加主要通過提升水解性酶活性促進易分解碳的礦化，而長期（≥10年）氮添加則通過降低氧化性酶活性減少頑固碳的分解，形成“酶活性權衡效應”，最終決定土壤有機碳凈積累量（圖1）。

該研究從酶活性調控視角揭示了氮添加影響土壤碳儲存的微生物機制，為準確評估全球氮沉降背景下的碳-氮耦合效應提供了理論依據。研究強調，未來生態系統管理需綜合考慮氮添加速率、持續時間和生態系統類型，以優化土壤碳固存潛力。

上述成果發表在國際著名期刊Biological Reviews。研究得到國家自然科學基金等支持。博士后陳笑為第一作者，中國科學院大氣物理研究所鄭循華研究員和中國科學院地球環境研究所陳驥研究員為通訊作者。

Chen, X., Cao, J., Sinsabaugh, R.L., Moorhead, D.L., Fanin, N., Nottingham, A.T., Zheng, X. and Chen, J. (2025), Soil extracellular enzymes as drivers of soil carbon storage under nitrogen addition. Biological Reviews.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/brv.70021

圖1?氮添加對水解性和氧化性碳降解酶活性的影響及其與土壤有機碳儲存的關系