近日，南京师范大学地理科学学院蔡祖聪教授团队程谊教授在陆地生态系统氮素循环领域取得最新研究进展(3篇GCB+1篇EST | 南师大蔡祖聪团队程谊教授在全球土壤氮矿化、同化、硝化及硝酸异化还原取得系列进展)。该研究成果以“Expanding agroforestry can increase nitrate retention and mitigate the global impact of a leaky nitrogen cycle in croplands”为题发表在Nature子刊《Nature Food》（影响因子：20.430）上。
氮是一切生命所必须的营养元素，其在陆地生态系统的循环不仅维系着植物和微生物对氮的需求，亦会造成水体硝酸盐污染和温室气体N2O排放等环境和气候问题。因而，土壤氮素循环关乎着国家粮食安全、生态环境保护、气候变化以及“双碳”战略。但是，全球尺度上土壤氮素循环的空间变异以及环境效应至今未见诸报道。
文章以团队十多年来在陆地生态系统氮素循环方面的研究工作为基础，从氮素初级转化过程的新颖视角揭示了全球尺度上土壤氮循环与环境效应之间的交互作用。文章发现全球土壤硝态氮消耗速率为其产生速率的49%，且自养硝化和铵态氮同化（硝态氮的两个消耗过程）之间的比值为1.71，这表明全球土壤氮循环总体是泄漏的。文章揭示了全球土壤氮循环具有高度的空间异质性，从森林生态系统保守的氮循环到草地生态系统相对保守的氮循环再到农田生态系统泄漏的氮循环。其原因是逐渐增加的自养硝化和铵态氮同化比率以及土壤硝铵比。结构方程模型表明土壤性质（pH、全氮和碳氮比）在塑造土壤氮循环特征方面比气候条件更重要。文章认为全球土地利用向农林复合系统的转变可以增强土壤硝态氮持留能力，从而在减轻农田生态系统中泄漏的氮循环引起的全球影响方面发挥重要作用。
论文第一作者系博士后Ahmed S. Elrys（现任海南大学特聘教授），通讯作者为程谊教授，第一完成单位和通讯单位均为南京师范大学。该工作得到了南京林业大学、中国地质科学院岩溶地质研究所等合作单位的大力支持。还得到了德国吉森大学Christoph Müller教授、加拿大阿尔伯塔大学Scott X. Chang教授以及团队蔡祖聪教授和张金波教授的悉心指导以及国家基金外国学者研究基金、优秀青年科学基金和面上项目等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1038/s43016-022-00657-x