为了揭示全球变暖对土壤碳氮循环的影响，武汉植物园系统生态学学科组程晓莉研究员与美国Oklahoma大学的骆亦其教授等开展了对此项目的合作研究，运用土壤分馏（soil fractionation）和碳氮稳定同位素方法（δ13C，δ15N）研究9年控制加温对北美高草草原土壤有机碳氮循环的影响机制。

 

研究发现，虽然9年的温度升高显著增加了C4植物的生产力和碳输入（C input），但没有显著改变土壤有机碳氮含量以及土壤颗粒组成（aggregates）。碳稳定同位素（δ13C）研究结果表明温度升高加速了所有土壤组分的分解速率。土壤不同组分的分解速率差异显著，轻碳（light fraction）的分解速率高于重碳（intra-aggregate particulate organic matter和mineral-associated organic matter），而大颗粒土壤碳分解速率高于小颗粒土壤。氮稳定同位素（δ15N）研究结果进一步表明增温增强了土壤氮循环和流失，同时，C:N值和δ15N值的变化阐明了土壤轻碳与近期新鲜植物的碳输入的相关性以及重碳的矿化过程。

 

该研究结果揭示出气温升高改变了物种的组成增加了碳的输入，同时也增加土壤碳氮的分解作用，导致土壤有机碳氮库没有显著的变化。该研究结果发表在国际权威地理科学和生态学杂志Biogeosciences（2011,8:1487-1498；IF=3.59；GEOSCIENCES, MULTIDISCIPLINARY：top6.59%）。