前沿 | 资环学院生态系统生态学课题组在降水改变对土壤氮循环影响方面取得新进展

近日，资环学院生态系统生态学实验室在全球变化领域顶级期刊《Global Change Biology》上发表了题为“Moderate precipitation reduction enhances nitrogen cycling and soil nitrous oxide emissions in a semi-arid grassland”的研究论文。该实验依托黄土高原野外长期全球变化定位试验站，在半干旱草地生态系统土壤氮循环过程和N2O排放对降水减少的响应机制研究取得重要进展。

氧化亚氮（N2O）是一种强效温室气体，其全球增温潜势是二氧化碳（CO2）的300倍左右，对平流层臭氧具有强破坏性。在自然生态系统中，半干旱草地是非常重要的N2O排放源。气候变化，改变降水格局, 导致半干旱地区更加频繁的干湿交替，显著影响陆地生态系统土壤氮循环过程，进而调控土壤N2O排放。然而，降水减少和土壤干湿交替如何影响半干旱草地氮循环微生物和N2O 排放尚不清楚。

研究结果发现：适度的降水减少改变了植物群落组成，增加了根的生产和周转，促进氮的矿化，使土壤可利用氮含量增加，从而刺激降雨后土壤N2O的产生。分析N2O同位素位嗜值（Site preference, SP）发现，N2O的产生主要来自硝化作用过程, 而非通常认为的反硝化过程。同时，结合室内模拟土壤干湿交替试验，进一步验证，土壤经历长期降雨减少后，干湿交替会加速土壤的氮矿化速率，改变氨氧化细菌群落组成，增加了Nitrosospira和Nitrosovibrio相对丰度，从而促进土壤N2O的排放。这些结果说明未来降水格局改变情景下，适度的降水减少后，干湿交替活动可能会促进土壤氮循环，从而增加半干旱草地土壤N2O排放，对气候变化产生正反馈作用。

该研究成果由资环学院生态系统生态学实验室、宁夏云雾山国家级自然保护区管理局、中山大学、中国科学院地球环境研究所和北卡罗来纳州立大学合作完成。我院生态系统生态学实验室博士研究生张康成和仇云鹏博士为本文共同第一作者。仇云鹏博士和北卡罗来纳州立大学Shuijin Hu教授为共同通讯作者。中山大学陈怀海副教授和中国科学院地球环境研究所王益博士也参与了此研究。

全文链接: https://doi.org/10.1111/gcb.16672

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