位于地表以下数米的关键带深层土壤中的SOC含量占全球SOC储量的一半以上，其大部分源于数千年前动植物残体，与表层有机碳相比，其化学结构更趋惰性且大部分与矿物结合被物理保护。因此，长期以来学界普遍认为深层碳库具有高度稳定性且不易受地表人类活动影响，其周转时间高达万年尺度。随着大量活性氮的输入，相当一部分人为固定的氮以硝酸盐的形式储存在深层关键字中进而影响了深层有机碳的稳定性，但是具体的影响机制还不清楚，因此，我们明确了硝酸盐分别在微氧和厌氧条件下对深层关键带有机碳矿化的微生物电化学机制。微氧条件下，NO₃^-使深层土壤CO₂排放量增加了40%，此外，添加NO₃^-降低了深层土壤酚含量，提高了土壤酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶和几丁质酶活性。NO₃^-通过促进深层土壤还原型辅酶NADH的产生，进而促进了H₂O₂的产生，H₂O₂通过“芬顿反应”促进了羟基自由基（•OH）的生成。产生的•OH降低了土壤酚含量，提高了土壤β-葡萄糖苷酶，β-木糖苷酶和几丁质酶活性进而破坏了土壤“酶栓”机制，促进了深层土壤CO₂的排放。上述结果表明：NO₃^-在微氧条件下可以诱导•OH的生成加快酚类氧化进而提高水解酶活性，导致深层土壤碳损失。厌氧条件下，添加NO₃^-可以显著地改变深层土壤微生物群落组成，增加芽孢杆菌（Bacillus）、湖水杆状菌（Aquabacterium）、沉积杆状菌（Sediminibacterium）及醋酸杆菌属（Acidibacter）的相对丰度，CO₂和N₂O排放量与Bacillus、Aquabacterium及Sediminibacterium的相对丰度呈显著正相关；NO₃^-添加也显著提高了木质素降解基因lip和Lmco的相对丰度以及反硝化功能基因narG和nirK的相对丰度。此外，NO₃^-促进了微生物的生长与繁殖进而降低了矿物结合态有机碳含量。NO₃^-添加量与土壤CO₂排放量呈正相关，当O₂浓度低于100 μmol L^-1时，NO₃^-可以促进深层土壤CO₂排放。深层土壤增加的CO₂排放量（ΔCO₂）与增加的N₂O排放量（ΔN₂O）呈显著正相关关系，且ΔCO₂与ΔN₂O比值为2.57，与NO₃^-作为有机碳矿化电子受体时的理论值2接近。上述结果表明：一方面NO₃^-可以替代O₂作为深层有机碳矿化的电子受体进而增强了微生物呼吸，另一方面NO₃^-可以刺激微生物增殖诱导“掘碳”效应促进深层土壤有机碳分解。
 

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