土壤是陆地生态系统最大的碳库，外源有机碳输入可通过激发效应促进或抑制土壤有机质(SOM)矿化。聚羟基脂肪酸酯(PHA)是典型生物基可降解聚酯，进入土壤后可经分解产生可溶性有机碳(DOC)供微生物利用。与植物残体不同，PHA不含氮，微生物生长所需氮主要来源于SOM。因此，土壤氮有效性是调控PHA诱导激发效应的重要因素，而增温如何改变这一过程尚不清楚。

研究团队采集长期不施氮肥、低氮肥和高氮肥施用的农田土壤，添加约2%(w/w)的PHA微塑料，在22℃和32℃下培养48天，并利用13C自然丰度法区分PHA来源和SOM来源的CO₂，结合磷脂脂肪酸和氨基糖生物标志物分析微生物群落与残体动态。结果表明，PHA诱导的激发效应为7%到45%，表现为不施氮肥土壤最高、低氮土壤次之、高氮土壤最低。增温使不施氮土壤PHA诱导激发效应提高13%到15%，却使高氮土壤降低2%到3%(图1)。

图1不同氮肥输入土壤中聚羟基脂肪酸酯(PHA)诱导的激发效应

机制上，增温加速PHA分解、提高土壤中DOC含量，进而提高微生物碳利用效率(CUE)。在长期不施氮肥(低氮有效性)土壤中，高CUE促进真菌占优势，真菌通过分泌养分获取酶挖掘SOM以获取矿质氮，增强激发效应的强度，加速SOM损失；在长期高氮肥施用(高氮有效性)土壤中，高CUE促进细菌生长和残体积累，细菌残体及代谢产物与土壤矿物结合，通过微生物碳泵和矿物碳泵有利于SOM的稳定，限制激发效应的强度。由此，土壤氮有效性通过调控增温条件下PHA污染土壤中细菌与真菌的竞争策略，最终决定SOM的损失与固存(图2)。

图2增温和聚羟基脂肪酸酯(PHA)添加对激发效应影响的概念机制

该研究强调，长期氮肥施用可缓解可降解微塑料污染导致的SOM损失；在未来农业管理中，可通过优化氮肥施用、添加有机改良剂和微生物菌剂等措施调控土壤微生物群落结构，增强土壤碳固存，以应对全球变暖和可降解微塑料污染的双重威胁。

以上成果来自中国科学院东北地理与农业生态研究所李禄军研究员团队。相关论文以“Soil nitrogen availability regulates the warming effect on the priming effect induced by polyhydroxyalkanoate microplastics”为题，发表在国际学术期刊 Soil Science Society of America Journal上。论文第一作者为东北地理所2023级博士研究生董宏鑫，通讯作者为李禄军研究员。合作者还包括东北地理所何朋助理研究员、戴闪闪助理研究员、张志明工程师，台州学院刘明慧副教授，浙江科技大学林俊杰教授，宁波大学葛体达教授，美国加利福尼亚大学戴维斯分校William R. Horwath教授，以及北京大学朱彪教授等。该研究得到国家自然科学基金和黑龙江省重点研发计划资助。

论文信息：Dong, H., He, P., Zhang, Z., Dai, S., Liu, M., Lin, J., Ge, T., Horwath, W., Zhu, B., Li, L.J., 2026. Soil nitrogen availability regulates the warming effect on the priming effect induced by polyhydroxyalkanoate microplastics. Soil Science Society of America Journal 90, e70367.

论文链接：https://doi.org/10.1002/saj2.70367