2025年8月12日，Soil & Tillage Research以“Elevated silicon concentrations accelerate decomposition of the dominant silicon-rich grass litter in grassland ecosystems”为题，发表了硅促进草原生态系统富硅禾草凋落物分解的研究成果。

凋落物分解是陆地生态系统碳循环的核心过程，影响大气CO₂浓度、土壤有机质形成及养分周转。一般认为，高C/N（如木质素含量高）会延缓凋落物分解，低C/N（如豆科植物）则加速凋落物分解；木质素、酚类等难降解成分含量越高，凋落物分解越慢。近年的研究发现，传统C/N模型对于富硅草地的预测力有限，硅（Si）的调控作用逐渐被重视，如Si通过促进酶活性或改变微生物群落结构加速凋落物分解等。

韩兴国/姜勇团队选取内蒙古草原的禾本科羊草（Leymus chinensis(Trin. ex Bunge) Tzvelev）和豆科扁蓿豆（Medicago ruthenica(L.) Trautv）为研究对象，通过氮硅添加盆栽实验（4个处理：对照组（C）、氮添加（N）、硅（Si）添加、氮硅（N+Si）复合添加）和田间多点采集实验获取禾本科与豆科植物不同氮硅浓度的凋落物样本，并采用自然丰度¹³C标记技术开展两阶段培养实验，研究了凋落物生物降解及新碳形成动态。结果发现：短期氮添加对两类植物凋落物生物降解性均无显著影响；而硅添加使禾草凋落物生物降解率提升12.1%，禾草凋落物增加了23.7%的土壤新碳形成。禾草凋落物生物降解率与硅浓度及硅计量比（Si/C、Si/N、Si/酚类、Si/木质素）呈正相关，但与C/N、木质素/N等传统指标无显著相关性。这些发现证实，硅在富硅禾草凋落物分解过程中起关键调控作用，表明未来需深入研究硅影响凋落物分解与土壤碳形成的机制，这对理解全球变化背景下草地生态系统功能具有重要意义。

河北大学生命科学学院已毕业硕士生刘影为第一作者，王静教授为通讯作者，韩兴国教授、姜勇教授、孙建新教授、张海洋研究员、姜良超博士、硕士生王艺帆、闫开存、吴佳琪、尹清琳、杨佳薪、王奕迪为共同作者。该研究得到国家自然科学基金项目（32271685、31901169）等资助。

论文链接：Liu Y, Wang YF, Yan KC, Wu JQ, Yin QL, Yang JX, Wang YD, Jiang LC, Zhang HY, Sun OJ, Jiang Y, Han XG, Wang J*. 2026. Elevated silicon concentrations accelerate grass litter decomposition and soil carbon formation in grassland ecosystems. Soil & Tillage Research, 255: 106800 Doi: 10.1016/j.still.2025.106800

图1 氮硅添加对凋落物化学性质及化学计量比的影响。（a）氮含量、（b）硅含量、（c）碳氮比、（d）木质素/氮比、（e）硅氮比、（f）硅碳比、（g）硅木质素比、（h）硅酚类比。数据为均值±标准误（n=3）。C：对照组；N：施氮处理；Si：施硅处理。P<0.05，P<0.01，P<0.001（下同）

图2 氮硅添加对凋落物化学组成的影响（通过¹³C NMR测定）。（a）烷基碳（0-45 ppm）、（b）邻烷基碳（45-110 ppm）、（c）芳香碳（110-165 ppm）、（d）羰基碳（165-210 ppm）

图3 培养实验中（a、b）禾草凋落物和（c、d）豆科凋落物的累积碳损失

图4 氮硅添加对凋落物来源土壤新碳形成的影响

图5 培养装置中（a）禾草凋落物、（b）豆科凋落物的累积碳损失与性状指标的相关关系。颜色从红到蓝的变化表示相关性从正到负(如各面板右侧色条所示)

图6 野外采集禾草凋落物的化学性质、累积碳损失及其相关关系。（a）碳、氮、硅、酚类含量、碳氮比、硅碳比、硅氮比和硅酚类比，（b）累积碳损失，（c、d、e、f、g）野外来源羊草凋落物在培养期间的累积碳损失与其性状指标的相关关系