為了揭示全球變暖對土壤碳氮循環的影響，武漢植物園系統生態學學科組程曉莉研究員與美國Oklahoma大學的駱亦其教授等開展了對此項目的合作研究，運用土壤分餾（soil fractionation）和碳氮穩定同位素方法（δ13C，δ15N）研究9年控制加溫對北美高草草原土壤有機碳氮循環的影響機制。

 

研究發現，雖然9年的溫度升高顯著增加了C4植物的生產力和碳輸入（C input），但沒有顯著改變土壤有機碳氮含量以及土壤顆粒組成（aggregates）。碳穩定同位素（δ13C）研究結果表明溫度升高加速了所有土壤組分的分解速率。土壤不同組分的分解速率差異顯著，輕碳（light fraction）的分解速率高于重碳（intra-aggregate particulate organic matter和mineral-associated organic matter），而大顆粒土壤碳分解速率高于小顆粒土壤。氮穩定同位素（δ15N）研究結果進一步表明增溫增強了土壤氮循環和流失，同時，C:N值和δ15N值的變化闡明了土壤輕碳與近期新鮮植物的碳輸入的相關性以及重碳的礦化過程。

 

該研究結果揭示出氣溫升高改變了物種的組成增加了碳的輸入，同時也增加土壤碳氮的分解作用，導致土壤有機碳氮庫沒有顯著的變化。該研究結果發表在國際權威地理科學和生態學雜志Biogeosciences（2011,8:1487-1498；IF=3.59；GEOSCIENCES, MULTIDISCIPLINARY：top6.59%）。