近期（2024年4月23日），国际著名期刊《Global Change Biology》（中科院SCI一区Top期刊，影响因子11.6）在线发表了南京师范大学地理科学学院蔡祖聪教授团队张金波教授和海南大学 Ahmed S. Elrys 教授联合德国吉森大学 Christoph Müller 教授的一项关于土壤有机氮矿化的进展性研究。该研究深入探讨了土壤中难分解和易分解有机氮矿化的模式及其对生态系统氮循环的影响，揭示了土壤pH和总氮含量是调控这些过程的关键因素。研究发现对于制定农业和林业管理策略，以提高氮利用效率和减少氮损失具有重要意义，同时也为全球变化背景下的生态系统管理和土壤碳氮循环研究提供了宝贵的科学依据。随着气候变化的不断加剧，这些发现将对农业可持续发展和生态系统保护产生深远的影响。

文献信息

https://doi.org/10.1111/gcb.17290

论文亮点

1. 土壤pH和总氮对矿化作用的控制：研究发现土壤pH是控制难分解有机氮矿化速率（MNrec）的关键因素，而土壤总氮是影响易分解有机氮矿化速率（MNlab）的主要因素。

2. 微生物氮固定和植物氮吸收：MNrec 直接促进了微生物氮的固定和植物氮的吸收，而 MNlab 则刺激了土壤总自养硝化作用，这可能会影响土壤氮的保留能力。

3. 环境因素对矿化作用的影响：MNrec在较低降水量和较高温度下更有效，而 MNlab 在较高降水量和较低温度下更有效，这表明不同环境条件下土壤氮矿化的效率和模式可能存在显著差异。

4. 生态系统氮循环的保守性和风险：研究提出增加 MNrec 可能有助于构建更为保守的氮循环，提高生态系统服务和功能，而增加 MNlab 可能会增加土壤氮损失的风险，对生态系统健康构成威胁。

论文摘要

土壤有机氮（N）矿化不仅支持生态系统生产力，还减弱了土壤中碳和氮的积累。难分解的（主要是矿物结合态有机物）和易分解的（主要是颗粒有机物）有机物在性质上有很大不同。然而，难分解（MNrec ）和易分解（MNlab ）有机氮矿化速率的模式和驱动因素以及它们对生态系统氮保留的影响仍不清楚。通过收集来自57个氮示踪研究的 MNrec（299次观测值）和 MNlab（299次观测值），我们发现土壤pH和总氮分别是控制 MNrec 和 MNlab 的主要因素。这与碱性土壤中 MNrec 和自然生态系统中 MNlab 的比率明显较高是一致的。有趣的是，我们的分析显示 MNrec 直接刺激微生物氮固定和植物氮吸收，而 MNlab 刺激土壤总自养硝化作用，抑制铵固定并加速硝酸盐产生。我们还注意到，由于土壤 pH 增加，MNrec 在降水较少和温度较高时更有效。相比之下，由于土壤总氮含量增加，MNlab 在降水量较高和温度较低时效率更高。总体而言，我们建议增加 MNrec 可能会导致保守的氮循环，改善生态系统的服务和功能，而增加 MNlab 可能会刺激土壤氮流失的潜在风险。

结论展望

1. 土壤pH和总氮的控制作用：土壤 pH 是影响难分解有机氮矿化速率（MNrec）的主要因素，而土壤总氮则是影响易分解有机氮矿化速率（MNlab ）的关键因素。

2. MNrec 与生态系统氮循环：MNrec 直接刺激了微生物氮的固定和植物氮的吸收，表明MNrec 对生态系统氮循环具有积极贡献。

3. MNlab 与土壤氮损失风险：MNlab 促进了土壤总自氧硝化作用，可能导致土壤氮保留能力的降低，增加了土壤氮损失的风险。

4. 环境条件对矿化作用的影响：MNrec 在较低降水量和较高温度下效率更高，而 MNlab 在较高降水量和较低温度下效率更高，这表明环境条件对不同有机氮矿化过程有显著影响。

5. 管理实践的建议：为了提高生态系统的氮利用效率和减少氮损失，建议增加 MNrec ，同时注意控制 MNlab 的增加。

6. 全球变化对土壤氮循环的影响：全球变暖可能通过增加土壤温度和改变降水模式来影响土壤氮矿化过程，进而影响生态系统的氮循环和全球变化反馈。

重点图表

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/ibC6iMBWd0335tOiAJWgxQ