土壤有机碳库是由有着不同周转时间且受保护程度不同的多个组分组成的。氮（N）添加能够通过影响植物碳输入和微生物分解过程而影响土壤有机碳（SOC）库。然而，N添加如何影响高寒草地土壤不同组分的有机碳尚不清楚。因此，基于在青藏高原高寒草甸生态系统进行的6年的N添加实验（位于甘肃玛曲，海拔3500米），我们研究了不同土壤组分（Bulk soil、颗粒态有机质POM、矿物结合态有机质MAOM）的SOC是如何响应N添加的，并且测定了表层0-10 cm土壤的化学属性和微生物属性（包括微生物生物量碳氮和参与土壤碳氮磷循环的胞外酶活性）。我们发现，N添加可以增加土壤N的可利用性（图1），降低土壤pH（图2）和微生物生物量碳氮（MBC和MBN）（图3），但是对于植物生物量、参与土壤碳氮磷循环的胞外酶活性（图4）和Bulk soil中SOC有很小的影响（图2）。N添加会显著降低颗粒态有机质中SOC（POC），但是对于矿物结合态有机质中的SOC（MAOC）影响却很小（图2）。
图1 土壤理化属性对于N添加的响应
图2 不同组分土壤pH、SOC、TN、C:N对N添加的响应
图3 土壤微生物生物量碳氮对于N添加的响应
图4 参与土壤CNP循环的胞外酶活性对N添加的响应
为了探究N添加导致POC下降和MAOC不变的原因，我们构建了结构方程模型（SEM）（图5）。由于氮添加不显著改变植物生物量的输入和土壤胞外酶活性，而且MBC与POC和MAOC之间存在显著的相关关系（图6），因此导致POC的下降的原因可能有：1.土壤微生物生理变化所导致的（比如碳利用效率CUE）；2.土壤碳输入（经由植物凋落物和分泌物等输入到土壤中）降低；不发生显著变化的MAOC可能是由于碳输入（微生物残体）和输出（微生物分解）的平衡所导致的。总的来说，在高寒草地生态系统中，我们的研究发现POC相对于MAOC在氮添加后更加容易流失，但其驱动机制还需要进一步深入研究。
图6 土壤属性和不同碳组分（SOC、POC、MAOC）之间的关系
本研究基于6年的青藏高原高寒草甸N添加实验，发现N添加对植物生物量和土壤酶活性影响较小，但是不同土壤碳组分（POC和MAOC）在外源N添加下有不同的响应和机制。结果为评估N添加背景下青藏高原高寒草地土壤碳动态提供了参考。本研究于2019年8月20日以“Particulate organic carbon is more vulnerable to nitrogen addition than mineral-associated organic carbon in soil of an alpine meadow”为题被Plant and Soil 杂志接受（DOI: 10.1007/s11104-019-04279-4; 论文链接: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11104-019-04279-4）。北京大学朱彪研究员为论文通讯作者，北京大学地下生态学研究组2017级直博生陈迎为论文第一作者，其他合作者还有复旦大学的刘向博士和周淑荣教授，北京大学地下生态学研究组的侯彦会博士。本研究受到国家自然科学基金（31622013, 31621091 和 31830009）的资助。