青藏高原高寒草甸土壤含有大量有机碳,与全球碳循环和气候变化密切联系。在营养限制的高寒生态系统,人口增加和全球气候变化导致土壤承载压力增加,加剧土壤肥力的退化。日渐普遍的化肥施用措施虽然增加了植物初级生产力,但是对土壤有机碳库及稳定性的影响仍不清楚。本研究以2000年开始的青藏高原高寒草甸定位施肥实验为基础,选择4个氮磷(NP)施肥量梯度,即NP0(不额外施用氮磷肥料),NP30(30 g(NH4)2HPO4 m-2yr-1),NP90(90 g(NH4)2HPO4 m-2 yr-1)和NP120(120g(NH4)2HPC4m-2 yr-1),研究氮磷添加对土壤有机碳累积、物理保护组分、有机碳化学结构、土壤微生物群落结构和功能的影响,以期揭示氮磷添加下高寒草甸土壤有机碳的变化趋势和稳定机制。本研究主要结果如下:1.与未添加氮磷处理相比,氮磷添加对总的土壤有机碳含量没有显著影响(P>0.05),但提高了土壤速效磷(109.2%)的含量(P<0.05,下同),同时降低了 pH。相比于其他氮磷添加量,硝态氮含量在中等(NP90)和高强度(NP120)氮磷添加量处理中显著上升(68.7%)。2.随着氮磷添加量的升高,土壤微生物总量(总磷脂脂肪酸量,PLFA)显著提高了 29.6%。其中,氮磷添加增加了土壤细菌生物量(28.3%),革兰氏阴性菌(23.2%)和革兰氏阳性菌(40.2%);而真菌和丛枝菌根真菌生物量分别下降了 13.87%和28.82%;真菌和细菌的比值、参与碳循环的水解酶(α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶和木聚糖酶)、氧化酶(酚氧化物酶和过氧化物酶)也随着氮磷添加量升高而下降。3.与未添加氮磷处理相比,中度和高强度氮磷添加量使土壤中大团聚体(>250μm)含量显著降低了 4.9%,导致平均重量直径下降了 2.1%。低量(NP30)和高量氮磷添加显著降低了游离态轻组组分碳含量(28.4%),但高量氮磷添加显著提高了矿物结合态碳含量(8.6%)。不同氮磷添加量处理在大团聚体及微团聚体内闭蓄态颗粒有机碳含量上则没有差异。4.与未添加氮磷处理相比,固体13C核磁共振结果显示氮磷添加使烷基碳含量平均减少了 10.1%,芳香碳和羧基碳分别平均上升了 12.0%和4.0%,而氧烷基碳含量没有显著差异;有机碳的脂化度和疏水性分别平均下降了 9.8%和2.8%,而芳香度平均上升了 13.2%,使有机碳难降解性增加。5.线性回归及结构方程模型的结果表明,土壤速效磷含量的增加与土壤有机碳化学结构改变、微生物群落结构变化和酶活性下降具有显著相关性。此外,氮磷添加导致的团聚体物理保护组分下降和矿物结合态碳增加主要与真菌减少和细菌增加有关(即真/细菌比下降)。综上所述,氮磷添加引起的土壤酸化、团聚化降低、微生物群落转向细菌通道和氧化酶活性下降导致了土壤矿物结合态碳含量增加和芳香度提高。本研究表明,土壤速效磷含量的增加在土壤有机碳的物理和化学稳定机制中占有重要地位,而长期的氮磷化肥施用会使高寒草甸生态系统中土壤有机碳的稳定性从暂时性的物理保护转向长期的化学稳定。施肥对土壤有机碳库的长期影响及和稳定机制的变换仍需要结合更深入的分析和更长时空尺度的研究。