森林生态系统是生物圈中最大的陆地有机碳（C）储存库（Schlesinger和Bernhardt，2013；Zeng等人，2025），储存了全球约80%的地上碳和40%的地下碳（Tang等人，2018）。微生物碳利用效率（CUE）是指被同化的碳中用于微生物生物量增长的比例与作为呼吸作用消耗的比例，是决定土壤有机碳（SOC）储存和稳定性的关键因素（del Giorgio和Cole，1998；Elser等人，2007；Tao等人，2023）。作为土壤碳循环中的关键生态参数，CUE直接影响碳的停留时间、周转率和生态系统的整体碳封存能力（Wieder等人，2013）。较高的微生物CUE意味着更多的碳被保留在微生物生物量和死质量中（Manzoni等人，2012；Prommer等人，2020），从而增强了土壤碳封存。
影响土壤微生物CUE的因素可以分为外在控制和内在控制（Shi等人，2025）。外在因素如碳基质质量、氮可用性、氧气浓度和pH值是重要的环境决定因素（Soares和Rousk，2019；Wang等人，2025）。氮（N）是微生物生长和代谢的关键元素，对森林生态系统的碳库有显著影响（Bai等人，2023）。自工业革命以来，人类活动导致大气中氮沉积量急剧增加。然而，微生物CUE对氮输入的响应具有高度变异性，这使得预测氮沉积情景下的土壤碳储存变得复杂。例如，最近的研究表明，在温带森林生态系统中，长期（>6年）的氮输入会导致表层土壤（0-10厘米）中的微生物呼吸作用减少，而土壤微生物CUE增加，这可能是由于氮引起的土壤酸化导致化学计量不平衡和呼吸作用受到抑制（Feng等人，2022）。相反，其他研究报道氮输入对CUE的影响为负或不显著。例如，一项为期八年的氮添加实验发现，氮添加对0-20厘米土壤层的CUE没有显著影响（Riggs和Hobbie，2016）。这些不一致性突显了除养分可用性之外的复杂因素相互作用，包括微生物群落组成（Guo等人，2021）和基因组大小（Saifuddin等人，2019）。
由于风化、淋溶和侵蚀的作用，亚热带森林通常以氮丰富但磷（P）缺乏为特征（Wright等人，2018）。在这种磷受限的生态系统中，磷的添加可以显著改变微生物活动和碳循环。与氮的影响相比，磷添加对微生物介导的碳循环的影响了解较少。在养分受限的情况下，微生物通常会将更多能量用于资源获取，可能抑制生长并降低CUE（Manzoni等人，2012）。先前的研究表明，微生物会增加获取磷资源的投入，导致磷受限系统中的土壤微生物CUE降低（Sinsabaugh等人，2013）。然而，也有研究显示磷添加促进了启动效应而不显著改变CUE（Mehnaz等人，2019）。这些差异可能源于森林类型、养分输入率和微生物群落响应的不同，需要在亚热带森林中进行进一步研究。
森林土壤在微生物生物量、呼吸作用和土壤酶活性方面表现出明显的垂直分层现象（Oliverio等人，2020；Mundra等人，2021）。虽然表面土壤中的微生物CUE已得到广泛研究（Manzoni等人，2018；Li等人，2024；Ren等人，2024），但其深层土壤中的动态和机制仍不清楚。最近的研究表明，亚热带森林深层土壤中的微生物CUE对养分输入的响应与表层土壤不同（Lyu等人，2021；Wu等人，2023；Jiang等人，2024）。然而，氮和磷输入在土壤剖面中的交互作用及其潜在机制尚未完全阐明（Liu等人，2023）。在本研究中，我们调查了亚热带森林中不同深度（0-80厘米）土壤微生物CUE对氮和磷输入的响应。我们假设：i) 随着土壤深度的增加，土壤微生物CUE将一致增加，这是由于土壤碳氮比下降和碳可用性降低所致；ii) 亚热带森林土壤中微生物CUE对氮和磷添加的响应具有深度依赖性。为了验证这些假设，我们在中国浙江省的BEF-China实验平台（
www.bef-china.com）进行了长期模拟氮和磷沉积实验（始于2015年）。这项十年规模的实验提供了研究生态系统对长期养分富集响应的独特机会，不同于短期研究中观察到的瞬态脉冲效应。我们的目标是：（1）在氮和磷输入的背景下，研究亚热带森林中微生物CUE的垂直分布模式；（2）区分土壤微生物CUE对不同深度氮和磷输入的响应。这项工作展示了亚热带森林深层土壤中CUE的动态，以提高对全球变化背景下森林碳封存预测的准确性。
