外源活性氮输入对陆地生态系统的碳循环有着深远的影响。目前，大多数关于土壤有机碳 (SOC) 动态与氮输入关系的研究主要集中在土壤表层。然而，局限于表层的研究无法完全揭示 SOC 对氮输入的完整响应，因为大约一半的 SOC 储存在较深的土壤层中。

鉴于深层土壤独特的环境条件，深层 SOC 的微生物分解和稳定化可能与表层土壤的反应不同。此外，仅针对表面的研究尚未解决氮输入是否会影响 SOC 的垂直迁移，从而影响整个土壤剖面中新吸收的碳的分布。

因此，进行全剖面土壤研究对于准确预测响应氮输入的 SOC 与大气交换至关重要。

中国环境科学研究院谭文兵博士带领的研究团队在农业区开展了长期田间试验，收集了不同氮肥处理地块的土壤样品，通过分析稳定碳同位素，研究了新碳和旧碳对土壤有机碳的贡献，旨在阐明土壤深度在其中的作用。

此外，该团队还结合土壤的物理和化学性质以及有机碳和氮的垂直分布，探索深层土壤中SOC动态对不同氮肥施用率的响应机制。

他们的研究发表在《农业科学与工程前沿》上，研究表明，随着氮肥的施用，SOC显著增加，增加的程度取决于施用的氮量。

与低氮肥施用相比，高氮肥施用显著增强了 SOC 封存，这主要是通过减少耕作和作物残渣返回田地来实现的。研究发现，不同氮水平下 SOC 周转率存在显著差异。

低氮条件下0~20 cm土层SOC周转时间约为20~40年，而高氮条件下10~20 cm土层SOC周转时间延长至100年。高氮施用主要通过将有机质从地表转移到更稳定的深层土层来增加SOC的固存。

由于低氮条件下深层土壤新有机碳的周转速率较高，导致深层土壤SOC的固碳能力相对于高氮条件下较小。

研究结果支持了高氮输入条件下SOC微生物分解速率降低是增强土壤碳汇功能的关键机制的观点。更重要的是，研究小组证实，高氮富集条件下土壤碳汇强度的提高主要是由于土壤有机质垂直输送增强，导致新的有机碳在更深的土壤层中分布更充分。

这一新机制为土壤碳储量的增加提供了重要的解释。未来的研究应进一步明确这一新机制在不同施氮水平下的具体影响范围，并探索这些发现在不同陆地生态系统中的适用性。