近日，南京农业大学邹建文教授团队在国际权威期刊《Global Change Biology》上发表了一项重要研究成果，题为“Nitrogen enrichment reverses microbial biomass-function relationships over time in a global meta-analysis”。该研究聚焦于全球变化背景下氮沉降对土壤微生物及其生态功能的深远影响，通过整合全球308个野外氮添加试验中的6255对原位观测数据，系统揭示了氮富集如何动态重塑土壤微生物生物量与生态系统功能之间的关系。
土壤微生物作为驱动生物地球化学循环的核心力量，在维持植被生产力、保障土壤健康以及支撑生态系统服务方面发挥着不可替代的作用。然而，随着人类活动加剧，大气氮沉降持续增加，正对全球生态系统的稳定性与生物多样性构成严峻挑战。尽管已有研究指出氮输入会改变微生物的生物量和群落结构，但对于在长期氮富集条件下，微生物属性如何协同调控生态系统功能，学界仍缺乏系统性的认识。
本研究创新性地结合多元线性混合效应模型与基于机器学习的元分析-随机森林方法，深入剖析了氮富集强度与持续时间对微生物生物量及生态系统功能的交互影响。结果发现，虽然氮富集总体上提升了生态系统功能，却同时抑制了微生物生物量，且这种效应在长期、高强度的氮添加情境下尤为突出。更引人注目的是，微生物生物量与生态系统功能之间的关联并非一成不变：在氮富集初期两者呈正相关，但随着时间推移，这种关系逐渐逆转为负相关。这一动态转变揭示了微生物群落生活史策略的适应性调整——从以资源高效利用为特征的慢生型（K-策略）向快速增殖但资源利用效率较低的快生型（r-策略）过渡，进而影响碳利用效率与功能表达。
此外，研究还指出，微生物响应氮添加的空间格局具有显著异质性，其背后的关键驱动因素并非仅限于氮输入速率，而是更多地受到土壤pH、质地和容重等理化性质的调控。这一发现强调，在全球变化日益加剧的背景下，未来对生态系统功能的预测与管理必须充分纳入土壤介导的机制以及微生物对氮富集的动态适应策略，从而为实现土壤资源的可持续利用提供科学支撑。
氮富集条件下土壤微生物生物量-生态系统功能关系的时间动态示意图
该论文第一作者为邹建文教授课题组博士生李柯婕，王金阳副教授与邹建文教授共同担任通讯作者，东北林业大学周正虎教授、课题组博士后吴杰及博士生薄晓蒙、沈梦雪也参与了此项研究。