土壤有机质富含大量的有机磷素，土壤有机碳的矿化对磷素循环具有重要影响。大气CO₂浓度和温度升高改变光合碳向土壤中的输送，刺激土壤微生物活性，加速土壤有机质的分解，可能释放更多的磷（P）进入土壤。然而，关于气候变化条件下有机碳分解与土壤磷矿化的关系仍不清楚。因此，研究气候变化背景下磷素转化的影响以及相关功能微生物过程对应对气候变化的农田土壤健康和养分管理至关重要。

　　中国科学院东北地理所农田分子生态学科组研究人员，利用开顶式气候室（OTC）模拟大气CO2浓度和温度升高，利用13C示踪技术来区别土壤呼吸来源植物碳和土壤碳，解析大豆生育期间的土壤呼吸、磷转化以及相关功能基因丰度，旨在探究气候变化引发的根际激发效应与土壤磷素转化的关联，最终明确土壤微生物功能在碳磷协同转化中的作用。 

　　研究发现，大气CO2浓度和温度升高使碳激发效应提高43%、NaHCO3可提取有机磷（NaHCO3-Po）减少了33%。NaHCO3-Po与磷酸酶活性和微生物量碳呈负相关关系，CO2浓度升高和温度升高增加了土壤碳降解基因（abfA和ManB）和P矿化基因（gcd、phoC和phnK）的丰度（图1），促进了土壤有机质的降解和有机磷的矿化。研究结果说明在大气CO2浓度和温度升高条件下，植物根际光合碳的输入刺激了土壤有机碳和有机磷矿化的微生物种群及其代谢功能，揭示了在气候变化条件下微生物对植物光合碳的响应可能会加速土壤碳和磷的耦合循环。 

　　图1 气候变化产生的碳激发效应对土壤磷转化的影响 

　　相关成果近期发表在国际环境领域主流期刊《Science of the Total Environment》上，中国科学院东北地理所博士生郭丽丽为论文第一作者，金剑研究员为通讯作者。研究成果得到黑龙江省自然科学基金重点项目（ZD2021D001）和中国科学院战略先导项目（XDA28020201）联合资助。 

　　论文信息：Lili Guo, Zhenhua Yu, Yansheng Li, Zhihuang Xie, Guanghua Wang, Junjie Liu, Xiaojing Hu, Junjiang Wu, Xiaobing Liu, Jian Jin*. Stimulation of primed carbon under climate change corresponds with phosphorus mineralization in the rhizosphere of soybean. Science of the Total Environment, 2023, 899, 165580.  

　　论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.165580