最近幾十年，人類(lèi)活動(dòng)已經(jīng)成為地球系統(tǒng)元素循環(huán)更重要的驅(qū)動(dòng)力，引起許多環(huán)境問(wèn)題，氮富集是工業(yè)革命前的兩倍多，采礦導(dǎo)致磷進(jìn)入環(huán)境是化學(xué)風(fēng)化釋放磷的四倍多。1950~1994年間，每年氮肥施用量從3.0×109kg增長(zhǎng)到7.4×1010kg，磷肥施用量從2.4×109kg增長(zhǎng)到1.3×1010kg，平均增長(zhǎng)率分別為7%和4%[1]。全球氮沉降水平預(yù)計(jì)在未來(lái)20年內(nèi)會(huì)加倍[2]。隨著全球氣候變暖，北半球苔原和凍土區(qū)融化也會(huì)促進(jìn)氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放，這都必將對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)產(chǎn)生重要影響[3]。濕地是一個(gè)非常重要的碳庫(kù)，在全球碳循環(huán)中占重要地位，儲(chǔ)藏在全球濕地泥炭中的碳總量為120~260Pg，儲(chǔ)藏在不同類(lèi)型濕地中的碳約占地球陸地碳總量的15%[4,5]。大量氮磷營(yíng)養(yǎng)進(jìn)入濕地生態(tài)系統(tǒng)必將對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)各碳庫(kù)產(chǎn)生不同的影響，進(jìn)而影響碳蓄積。生態(tài)系統(tǒng)碳蓄積，依靠產(chǎn)生和分解輸出之間的平衡[6]。本文從影響生態(tài)系統(tǒng)碳輸入輸出的關(guān)鍵過(guò)程出發(fā)，從土壤，植物，枯落物分解的角度探討氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳蓄積的影響，并對(duì)當(dāng)前濕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型研究工作進(jìn)行了綜述，最后提出了當(dāng)前研究中面臨的問(wèn)題和以后主要的發(fā)展趨勢(shì)。

1土壤碳庫(kù)對(duì)氮輸入的響應(yīng)

1.1氮輸入對(duì)土壤總有機(jī)碳碳庫(kù)的影響

土壤碳庫(kù)是濕地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)的重要組成部分，由于濕地特殊的水文環(huán)境，大量的碳儲(chǔ)存在濕地土壤中。土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化是土壤有機(jī)碳輸出的基本途徑，是反映土壤活性的重要特征，同時(shí)也是大氣碳庫(kù)和土壤碳庫(kù)聯(lián)系的基本過(guò)程[7]。有學(xué)者研究表明施氮短期（十年尺度）顯著加速土壤輕組有機(jī)碳的分解，長(zhǎng)期（百年尺度）將抑制重組有機(jī)碳的分解；施肥增加初級(jí)生產(chǎn)力，加速土壤輕組有機(jī)碳的分解，導(dǎo)致土壤總有機(jī)碳沒(méi)有改變[2]。Mack等[6]對(duì)阿拉斯加苔原凍土帶進(jìn)行長(zhǎng)期氮輸入試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，雖然增加營(yíng)養(yǎng)可利用性使每年地上生物量成倍增長(zhǎng)，但是深層土壤碳儲(chǔ)量明顯減少，在過(guò)去20年生態(tài)系統(tǒng)碳凈損失為2000gm-2。Neff等[2]研究后認(rèn)為氮輸入加速了土壤中存留的與植物有關(guān)的復(fù)合物的分解，這種加速作用直接原因?yàn)槭┑淖兎纸馍镉袡C(jī)體的組成，間接原因可能為施氮增加土壤輕組有機(jī)碳的輸入，或其它的導(dǎo)致植物或微生物群落組成發(fā)生變化進(jìn)而影響分解速率。Mack等[6]認(rèn)為營(yíng)養(yǎng)輸入加速分解有以下原因：首先，營(yíng)養(yǎng)輸入通過(guò)改變植物種類(lèi)組成或組織質(zhì)量而改變新鮮枯落物的可分解性，第二，改變物種組成，改變植物根枯落物的儲(chǔ)存深度，使植物根生物量減少。營(yíng)養(yǎng)可利用性刺激土壤原有有機(jī)碳的分解，通過(guò)礦化或淋失可溶性碳而損失。Nadelhoffer等[8]認(rèn)為氮沉降對(duì)碳蓄積貢獻(xiàn)率很小，因?yàn)榇蟛糠殖两档还潭ㄔ谕寥辣韺印agedom等[9]通過(guò)四年的森林氮輸入實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氮沉降刺激樹(shù)木增長(zhǎng)，增加地上枯落物來(lái)增加土壤碳輸入，但是，增加氮沉降減少根生物量，使輸入土壤碳減少。與之相比，許多研究表明，高氮輸入通過(guò)抑制微生物酶活性和改變化學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)而抑制土壤原有有機(jī)碳的分解[10,11]。BergandMatzner[12]研究認(rèn)為氮輸入刺激新鮮凋落物的分解，但是在稍后階段抑制腐殖質(zhì)分解。

1.2氮輸入對(duì)土壤活性碳庫(kù)的影響

水溶性有機(jī)碳和微生物量碳對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)迅速，是土壤碳循環(huán)過(guò)程的敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)。Yano等[13]研究表明溶解有機(jī)碳很容易生物降解，并很快被土壤微生物消耗，通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在氮為限制性因素的土壤中，加入無(wú)機(jī)氮會(huì)刺激易降解溶解有機(jī)碳的微生物礦化率。Abers等[14]認(rèn)為DOC的變化和氮輸入的增加趨勢(shì)相反，增加氮肥會(huì)引起凋落物中氮的含量增加、微生物活動(dòng)加強(qiáng)而導(dǎo)致DOC的減少，這主要是由于大量的活性碳要用來(lái)驅(qū)動(dòng)氮的固定。宋長(zhǎng)春等[15]通過(guò)對(duì)三江平原沼澤濕地的研究發(fā)現(xiàn)，氮素輸入后根層土壤活性碳組分變化較大，且含量明顯降低。劉德燕等[16]通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，非淹水條件下，低氮輸入對(duì)土壤有機(jī)碳礦化速率影響不顯著，高氮輸入促進(jìn)有機(jī)碳礦化，而淹水條件下，氮輸入抑制土壤有機(jī)碳礦化。RochetteandGregorich[17]發(fā)現(xiàn)增加礦質(zhì)氮后土壤呼吸沒(méi)有明顯變化，認(rèn)為溶解有機(jī)碳沒(méi)有被礦化，而是被微生物固定或作為微生物代謝物釋放到土壤中，礦質(zhì)氮肥可能有利于溶解有機(jī)碳和固態(tài)有機(jī)質(zhì)的微生物降解，而后者能增加土壤溶解有機(jī)碳的含量，這可以解釋輸入無(wú)機(jī)氮對(duì)溶解有機(jī)碳沒(méi)有影響或溶解有機(jī)碳含量增加的現(xiàn)象。關(guān)于氮輸入對(duì)微生物量碳的影響，國(guó)外的研究較多,得出的結(jié)論也不盡相同。Lee[18]發(fā)現(xiàn)土壤微生物量碳和氮輸入呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，隨著氮輸入量的增多微生物量反而減少，其它一些長(zhǎng)期氮肥試驗(yàn)也有類(lèi)似報(bào)道[19]，相反，短期的氮增加卻表現(xiàn)出微生物量碳氮增加[20]。這些相互矛盾的結(jié)果可能與初始的微生物群體、土壤pH值、有機(jī)質(zhì)以及土壤養(yǎng)分含量的不同有關(guān)[18]。另外，土壤微生物的分解過(guò)程還受到土壤C/N比的限制，Mack等[6]研究認(rèn)為碳氮比降低將改變微生物群落從真菌向細(xì)菌為主的組成過(guò)度，導(dǎo)致更高的營(yíng)養(yǎng)流動(dòng)和更快的分解速率。根系也將在吸收養(yǎng)分和腐殖質(zhì)分解中與土壤微生物發(fā)生沖突[7]。短期施氮后微生物量明顯增加表明氮是土壤微生物量碳的一個(gè)限制性因子，但是長(zhǎng)期施氮為什么會(huì)減少微生物量卻沒(méi)有明確的解釋[19]。總的來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)期氮輸入能夠改變地下土壤過(guò)程，但是具體的過(guò)程可能會(huì)因土壤條件和周?chē)h(huán)境的改變而變化，具體的變化機(jī)理仍需進(jìn)一步探討。

1.3磷輸入對(duì)土壤碳庫(kù)的影響

Abers等[21]通過(guò)對(duì)苔草沼澤濕地研究發(fā)現(xiàn)，少量的磷輸入對(duì)土壤CO2的排放沒(méi)有影響。GaiserEE等[22]通過(guò)對(duì)佛羅里達(dá)濕地長(zhǎng)達(dá)五年的研究發(fā)現(xiàn)土壤全磷濃度在磷輸入后第二年明顯增加，滯后于水生植物的磷濃度增長(zhǎng)，表明土壤磷首先通過(guò)微生物活動(dòng)被固持來(lái)滿(mǎn)足水生植物生長(zhǎng)，然后才開(kāi)始在土壤中富集。劉德燕等[23]通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，不同土壤水分條件下土壤有機(jī)碳礦化速率和累積礦化量均隨著外源磷輸入量的增加而增大，外源磷輸入沼澤濕地后，會(huì)通過(guò)提高土壤有機(jī)碳的礦化速率和土壤可溶性碳組分的淋失，加快土壤有機(jī)碳損失速率及土壤CO2排放，與DeBusk等[24]報(bào)道的土壤磷含量的增加使得土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)速率加快相一致。國(guó)內(nèi)外磷輸入對(duì)土壤碳庫(kù)的影響研究相對(duì)較少，國(guó)外主要集中在北佛羅里達(dá)濕地WCA-2A地區(qū)[22,24]，國(guó)內(nèi)在三江平原沼澤濕地進(jìn)行過(guò)磷輸入實(shí)驗(yàn)[23]，以后應(yīng)加強(qiáng)磷輸入對(duì)土壤碳庫(kù)的影響研究。