最近幾十年，人類活動已經成為地球系統元素循環更重要的驅動力，引起許多環境問題，氮富集是工業革命前的兩倍多，采礦導致磷進入環境是化學風化釋放磷的四倍多。1950~1994年間，每年氮肥施用量從3.0×109kg增長到7.4×1010kg，磷肥施用量從2.4×109kg增長到1.3×1010kg，平均增長率分別為7%和4%[1]。全球氮沉降水平預計在未來20年內會加倍[2]。隨著全球氣候變暖，北半球苔原和凍土區融化也會促進氮磷營養物質釋放，這都必將對生態系統碳循環產生重要影響[3]。濕地是一個非常重要的碳庫，在全球碳循環中占重要地位，儲藏在全球濕地泥炭中的碳總量為120~260Pg，儲藏在不同類型濕地中的碳約占地球陸地碳總量的15%[4,5]。大量氮磷營養進入濕地生態系統必將對濕地生態系統各碳庫產生不同的影響，進而影響碳蓄積。生態系統碳蓄積，依靠產生和分解輸出之間的平衡[6]。本文從影響生態系統碳輸入輸出的關鍵過程出發，從土壤，植物，枯落物分解的角度探討氮磷營養物質對生態系統碳蓄積的影響，并對當前濕地生態系統碳循環模型研究工作進行了綜述，最后提出了當前研究中面臨的問題和以后主要的發展趨勢。

1土壤碳庫對氮輸入的響應

1.1氮輸入對土壤總有機碳碳庫的影響

土壤碳庫是濕地生態系統碳庫的重要組成部分，由于濕地特殊的水文環境，大量的碳儲存在濕地土壤中。土壤有機質的分解和轉化是土壤有機碳輸出的基本途徑，是反映土壤活性的重要特征，同時也是大氣碳庫和土壤碳庫聯系的基本過程[7]。有學者研究表明施氮短期（十年尺度）顯著加速土壤輕組有機碳的分解，長期（百年尺度）將抑制重組有機碳的分解；施肥增加初級生產力，加速土壤輕組有機碳的分解，導致土壤總有機碳沒有改變[2]。Mack等[6]對阿拉斯加苔原凍土帶進行長期氮輸入試驗后發現，雖然增加營養可利用性使每年地上生物量成倍增長，但是深層土壤碳儲量明顯減少，在過去20年生態系統碳凈損失為2000gm-2。Neff等[2]研究后認為氮輸入加速了土壤中存留的與植物有關的復合物的分解，這種加速作用直接原因為施氮改變分解生物有機體的組成，間接原因可能為施氮增加土壤輕組有機碳的輸入，或其它的導致植物或微生物群落組成發生變化進而影響分解速率。Mack等[6]認為營養輸入加速分解有以下原因：首先，營養輸入通過改變植物種類組成或組織質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存深度，使植物根生物量減少。營養可利用性刺激土壤原有有機碳的分解，通過礦化或淋失可溶性碳而損失。Nadelhoffer等[8]認為氮沉降對碳蓄積貢獻率很小，因為大部分沉降氮被固定在土壤表層。Hagedom等[9]通過四年的森林氮輸入實驗發現，氮沉降刺激樹木增長，增加地上枯落物來增加土壤碳輸入，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，高氮輸入通過抑制微生物酶活性和改變化學穩定性進而抑制土壤原有有機碳的分解[10,11]。BergandMatzner[12]研究認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分解。

1.2氮輸入對土壤活性碳庫的影響

水溶性有機碳和微生物量碳對環境變化的響應迅速，是土壤碳循環過程的敏感性評價指標。Yano等[13]研究表明溶解有機碳很容易生物降解，并很快被土壤微生物消耗，通過室內培養實驗發現在氮為限制性因素的土壤中，加入無機氮會刺激易降解溶解有機碳的微生物礦化率。Abers等[14]認為DOC的變化和氮輸入的增加趨勢相反，增加氮肥會引起凋落物中氮的含量增加、微生物活動加強而導致DOC的減少，這主要是由于大量的活性碳要用來驅動氮的固定。宋長春等[15]通過對三江平原沼澤濕地的研究發現，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]通過室內培養實驗表明，非淹水條件下，低氮輸入對土壤有機碳礦化速率影響不顯著，高氮輸入促進有機碳礦化，而淹水條件下，氮輸入抑制土壤有機碳礦化。RochetteandGregorich[17]發現增加礦質氮后土壤呼吸沒有明顯變化，認為溶解有機碳沒有被礦化，而是被微生物固定或作為微生物代謝物釋放到土壤中，礦質氮肥可能有利于溶解有機碳和固態有機質的微生物降解，而后者能增加土壤溶解有機碳的含量，這可以解釋輸入無機氮對溶解有機碳沒有影響或溶解有機碳含量增加的現象。關于氮輸入對微生物量碳的影響，國外的研究較多,得出的結論也不盡相同。Lee[18]發現土壤微生物量碳和氮輸入呈顯著的負相關關系，隨著氮輸入量的增多微生物量反而減少，其它一些長期氮肥試驗也有類似報道[19]，相反，短期的氮增加卻表現出微生物量碳氮增加[20]。這些相互矛盾的結果可能與初始的微生物群體、土壤pH值、有機質以及土壤養分含量的不同有關[18]。另外，土壤微生物的分解過程還受到土壤C/N比的限制，Mack等[6]研究認為碳氮比降低將改變微生物群落從真菌向細菌為主的組成過度，導致更高的營養流動和更快的分解速率。根系也將在吸收養分和腐殖質分解中與土壤微生物發生沖突[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限制性因子，但是長期施氮為什么會減少微生物量卻沒有明確的解釋[19]。總的來說，長期氮輸入能夠改變地下土壤過程，但是具體的過程可能會因土壤條件和周圍環境的改變而變化，具體的變化機理仍需進一步探討。

1.3磷輸入對土壤碳庫的影響

Abers等[21]通過對苔草沼澤濕地研究發現，少量的磷輸入對土壤CO2的排放沒有影響。GaiserEE等[22]通過對佛羅里達濕地長達五年的研究發現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，表明土壤磷首先通過微生物活動被固持來滿足水生植物生長，然后才開始在土壤中富集。劉德燕等[23]通過室內培養實驗表明，不同土壤水分條件下土壤有機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，會通過提高土壤有機碳的礦化速率和土壤可溶性碳組分的淋失，加快土壤有機碳損失速率及土壤CO2排放，與DeBusk等[24]報道的土壤磷含量的增加使得土壤有機碳周轉速率加快相一致。國內外磷輸入對土壤碳庫的影響研究相對較少，國外主要集中在北佛羅里達濕地WCA-2A地區[22,24]，國內在三江平原沼澤濕地進行過磷輸入實驗[23]，以后應加強磷輸入對土壤碳庫的影響研究。