在国家自然科学基金等项目资助下，中国科学院华南植物园研究员刘占锋团队首次实证了土壤“碳库稳定、磷库飙升”的解耦现象，对传统观点提出挑战，为全球变化背景下热带森林的可持续管理提供了全新科学依据。相关成果近日发表于《植物和土壤》（Plant and Soil）。

人类活动引发的氮、磷沉降不断加剧，正深刻改变全球生物地球化学循环格局。热带森林土壤碳库在全球陆地土壤碳储量中占比超30%，其稳定性直接关乎气候调节功能。传统理论认为，热带土壤碳稳定性与磷的有效性紧密相关，磷缺乏会抑制土壤固碳过程。然而，长期氮磷输入失衡如何重塑土壤碳磷耦合关系，一直是学界亟待解决的关键问题。

长期氮磷添加下热带森林土壤碳库与磷库演变轨迹的概念图。研究团队供图

刘占锋团队依托中国科学院小良热带海岸带生态系统定位研究站的长期土壤氮磷添加实验平台，综合运用固体¹³C核磁共振、液体³¹P核磁共振光谱以及土壤有机碳分级等技术，系统剖析了热带森林土壤中颗粒态有机质（POM）与矿物结合态有机质（MAOM）这两大功能碳库中碳、磷含量及其化学形态对养分输入的响应。其中，POM主要源自植物残体，周转速率较快；MAOM则以微生物转化产物为主，通过与矿物结合实现长期稳定固存，二者共同调控土壤碳的持久性。

该研究在热带森林土壤碳磷循环对养分输入的响应机制方面取得重要进展。研究显示，养分添加对土壤有机碳浓度、碳库分配格局及其化学组成均未产生显著影响。这一结果与传统认知中“磷添加促进热带土壤碳积累”的观点相悖，表明仅提高磷有效性并不能有效激发土壤碳汇功能。研究推测，这可能与微生物激发效应促进碳矿化、热带土壤矿物结合位点趋于饱和等多种机制有关。

磷添加（包括单独施磷及氮磷配施）使土壤总磷和无机磷含量显著上升，增幅超过三倍。这一增长主要发生在POM组分中，而MAOM中的磷含量则维持稳定。同时，磷添加导致土壤碳磷比与氮磷比显著下降，有机磷比例降低，无机磷比例上升。

POM作为“响应库”，其磷含量与无机磷呈正相关，与有机磷呈负相关；MAOM则作为“稳定库”，其磷的稳定性主要受矿物保护机制支配。值得注意的是，MAOM中磷浓度与土壤芳香碳含量、微生物残体贡献呈负相关，暗示过量磷输入可能干扰微生物介导的长期碳稳定过程。

该研究首次揭示了长期磷沉降背景下热带森林土壤碳磷循环的化学解耦机制，指出持续的磷输入可在矿物表面形成“遗留磷”，降低MAOM的形成效率，潜在削弱土壤的长期碳汇功能。

论文通讯作者刘占锋指出，强调，热带地区应因地制宜制定养分管理策略，避免盲目增施磷肥，以维护碳磷平衡与生态系统稳定。研究成果为全球土壤碳模型提供了关键参数，有助于更精准地预测气候变化背景下热带森林的碳汇潜力。

据透露，刘占锋团队后续将结合同位素示踪、X射线吸收光谱及微生物功能基因分析等技术，进一步解析POM中无机磷的来源，评估季节动态对碳磷解耦过程的影响，为热带生态系统的可持续管理提供更系统的科学支撑。

相关论文信息：https://doi.org/10.1007/s11104-025-08102-1