土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库之一，其动态变化对全球气候变化具有重要影响。氮沉降增加是当前全球变化的重要特征，可能通过改变微生物介导的有机质分解过程调控土壤碳循环。然而，氮添加如何通过土壤胞外酶活性驱动碳储存的机制尚不明确。

为此，我们通过整合全球379项田间试验数据，系统解析了氮添加对水解性（如β-1,4-葡萄糖苷酶）和氧化性（如过氧化物酶）碳降解酶活性的影响及其与土壤有机碳储存的关系。研究结果表明，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%。两类酶活性的不平衡变化是氮添加下土壤碳固存的关键调控因子。长期氮添加通过降低微生物生物量碳抑制氧化性酶活性，进一步减少复杂碳组分的分解，从而增强土壤有机碳稳定性。研究还发现，氮添加导致的土壤酸化直接抑制微生物生长，间接削弱氧化性酶活性，这一机制在森林生态系统中尤为显著。短期（<5年）氮添加主要通过提升水解性酶活性促进易分解碳的矿化，而长期（≥10年）氮添加则通过降低氧化性酶活性减少顽固碳的分解，形成“酶活性权衡效应”，最终决定土壤有机碳净积累量（图1）。

该研究从酶活性调控视角揭示了氮添加影响土壤碳储存的微生物机制，为准确评估全球氮沉降背景下的碳-氮耦合效应提供了理论依据。研究强调，未来生态系统管理需综合考虑氮添加速率、持续时间和生态系统类型，以优化土壤碳固存潜力。

上述成果发表在国际著名期刊Biological Reviews。研究得到国家自然科学基金等支持。博士后陈笑为第一作者，中国科学院大气物理研究所郑循华研究员和中国科学院地球环境研究所陈骥研究员为通讯作者。

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.

论文原文链接如下：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/brv.70021

图1 氮添加对水解性和氧化性碳降解酶活性的影响及其与土壤有机碳储存的关系