土壤可利用氮素含量是調(diào)節(jié)陸地生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力的重要因素。土壤固有的氮素循環(huán)過(guò)程為植物生長(zhǎng)提供更多氮素，這表明土壤氮素固持能力在植物的生長(zhǎng)調(diào)控中發(fā)揮重要作用。另外，氮素被土壤固持將減少氮素通過(guò)淋溶進(jìn)入地下水體，也將減少氮素通過(guò)揮發(fā)進(jìn)入大氣。最近的一項(xiàng)研究顯示在全球變暖背景下土壤氮固持能力可能降低，但是該研究只是基于其它氮循環(huán)過(guò)程（土壤氮微生物量、土壤硝化速率、反硝化速率等）推算土壤氮固持速率，并沒(méi)有直接驗(yàn)證氮固持速率改變。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)全球變化對(duì)土壤氮固持能力的改變，當(dāng)前亟需解析全球氮固持能力的格局和驅(qū)動(dòng)因素。 近期，李兆磊、牛書麗等構(gòu)建了陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤氮固持速率數(shù)據(jù)庫(kù)（來(lái)自97篇文獻(xiàn)的1350套觀測(cè)數(shù)據(jù)），并依托該數(shù)據(jù)庫(kù)探明三個(gè)科學(xué)問(wèn)題：1. 陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤氮固持的全球格局是什么？2. 氣候因素、土壤理化性質(zhì)和微生物生物量如何影響全球土壤氮固持速率？3. 什么因素是土壤氮固持的主要驅(qū)動(dòng)因素？ 研究結(jié)果表明，全球土壤氮固持平均速率為8.77 ± 1.01 mg N kg-1 day-1。濕地和森林具有更高的土壤氮固持速率，分別是15.74 ± 3.02 mg N kg-1 day-1 和 15.26 ± 2.98 mg N kg-1 day-1。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)土壤氮固持速率為5.55 ± 0.41 mg N kg-1 day-1，顯著低于濕地和森林（P < 0.001）。草地生態(tài)系統(tǒng)土壤氮固持速率為3.89 ± 0.24 mg N kg-1 day-1，顯著低于森林和濕地（P < 0.001），但是與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的氮固持速率沒(méi)有顯著的差異（P = 0.92）。 在全球尺度上土壤微生物生物量碳是土壤氮固持速率的核心驅(qū)動(dòng)因素。結(jié)構(gòu)方差模型的所有直接效應(yīng)中，微生物生物量碳越大土壤氮固持速率越大，土壤微生物生物量碳變化對(duì)土壤氮固持速率的影響最大（標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)為0.18，P < 0.001），土壤微生物生物量碳變化對(duì)土壤氮固持速率變化的貢獻(xiàn)為21.2%。第二重要的驅(qū)動(dòng)因素為土壤氮含量（標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)為0.17，P < 0.001）。氮固持的底物，如土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，可以解釋土壤氮固持速率變異的15.3%（標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)為0.13，P < 0.05）。較好的土壤水熱條件有利于土壤氮固持的進(jìn)行，年均溫、年降雨量和土壤含水量對(duì)土壤氮固持速率影響的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)分別為0.12、0.15和0.10。
論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所特別研究助理李兆磊，通訊作者為牛書麗研究員（青促會(huì)會(huì)員）。該研究得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）、國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院青促會(huì)等的支持。相關(guān)研究成果發(fā)表在生態(tài)學(xué)著名期刊《Global Change Biology》上。 論文信息： Li, Z., Zeng Z., Song Z., Wang F., Tian D., Mi W., Huang X., Wang J., Song L., Yang Z., Wang J., Feng H., Jiang L., Chen Y., Luo Y., Niu S.* 2021. Vital roles of soil microbes in driving terrestrial nitrogen immobilization. Global Change Biology. GCB15552, 27(9) 1848-1858. doi: 10.1111/gcb.15552 鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.15552?af=R
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