气候变化和人类活动显著改变了凋落物（自然界植物在生长发育的过程中所产生的新陈代谢产物，比如散落在地表面上的死亡和分解的植物枯枝落叶）的数量和质量，进而影响土壤呼吸—土壤向大气释放碳的最大通量。然而，凋落物输入变化如何通过调控土壤胞外酶活性影响碳循环，尤其是长期效应如何，仍不明确。

为此，我们研究了凋落物输入变化下土壤纤维素酶与木质素酶活性的响应规律及其对土壤呼吸的调控机制。研究结果表明，凋落物添加使土壤纤维素酶活性显著提高25%，而凋落物移除则降低其活性26%；木质素酶活性在两种处理下均无显著变化。进一步分析表明，纤维素酶活性变化与土壤呼吸速率呈显著正相关，而木质素酶活性则无此关联。这一结果表明，凋落物输入变化对土壤呼吸的影响主要通过调控易分解碳库（如纤维素），而非结构复杂的木质素碳库。值得注意的是，凋落物处理时间越长，对纤维素酶活性的影响越小。因此，凋落物添加对土壤呼吸的促进作用随实验持续时间延长逐渐减弱，而移除的抑制作用也呈现类似趋势。这表明，生态系统可能通过自我调节机制抵消凋落物输入的短期扰动，长期土壤呼吸变化可能被高估（图1）。

该成果从土壤胞外酶角度揭示了凋落物输入变化影响土壤呼吸的微生物机制，明确了纤维素酶在土壤碳循环中的主导作用。研究强调，地球系统模型需纳入土壤胞外酶活性动态响应机制，尤其是在全球变化引起的凋落物输入变化背景下，以提高对土壤碳动态预测的准确性。

上述成果发表在国际著名期刊Agricultural and Forest Meteorology。研究得到国家自然科学基金、深圳市科技计划项目等支持。中山大学陈浩副教授为第一作者，中国科学院地球环境研究所陈骥研究员为唯一通讯作者。

Chen, H., Xu, Q., van Groenigen, K.J., Hungate, B.A., Smith, P., Li, D., Moorhead, D.L., Osborne, B.B., Ma, Z., Olesen, J.E., Wang, C., Liu, J., Sun, X., Chu, C., and Chen, J. (2025), Linking soil extracellular enzymes with soil respiration under altered litter inputs. Agricultural and Forest Meteorology.

论文原文链接如下：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2025.110503

图1. 凋落物添加和凋落物去除如何通过调节土壤纤维素酶和木质素酶活性影响土壤呼吸