華南植物園在南亞熱帶森林土壤氮轉化研究取得系列進展
熱帶和亞熱帶森林地區被認為是氧化亞氮（N2O）的主要自然排放源之一。在我國南亞熱帶地區，年降水分配不均以及持續高氮沉降的特點顯著影響了土壤氮轉化過程，從而潛在增加南亞熱帶森林土壤氮素的損失（淋溶和溫室氣體排放）。土壤氮轉化包括氮礦化，硝化和反硝化過程，均由土壤微生物介導。然而，在全球變化背景下微生物如何調控氮轉化過程尚不明確。
中科院華南植物園生態及環境科學研究中心申衛軍研究員課題組，以鼎湖山常綠闊葉林為研究對象，通過建立模擬氮沉降增加野外試驗平臺，共設4個氮水平（Control：0 kg N ha-1 yr-1，LN：35 kg N ha-1 yr-1，MN：70 kg N ha-1 yr-1，HN：105 kg N ha-1 yr-1），進行了為期2年的野外氮礦化實驗及N2O排放通量的監測，結合土壤性質、功能基因綜合探討南亞熱帶森林土壤氮轉化響應氮沉降增加的微生物調控機制。研究發現：（1）硝化作用氨氧化古菌氨單氧酶基因AOA-amoA在土壤中占優勢（圖 Han et al., 2019）；氨氧化古菌AOA豐度在MN和HN處理分別增加了17.3%和7.5%，但未呈現出統計學上的顯著差異（Nie et al., 2019）；此外，高氮添加顯著降低了氨氧化細菌AOB和含nosZ基因的反硝化菌的豐度，而增加了含nirK基因反硝化菌的豐度。（2）施氮1年后中氮和高氮添加顯著促進了凈氮礦化速率，凈硝化速率，硝態氮淋溶速率（Nie et al., 2019）。（3）土壤N2O排放通量在干季受到氮添加促進，在濕季卻受到氮添加抑制，且這種促進/抑制效應在加氮處理的第二年有所減弱。濕季N2O排放受抑制是自養硝化和反硝化聯合效應、且生成的N2O較大比例被進一步還原的結果；干季N2O排放受促進是異養硝化、自養硝化和反硝化聯合效應、且生成的N2O由于被還原比例較低而得以存留的結果（Han et al., 2019）。（4）氮素轉化與功能微生物豐度有一定的關聯性，但偏最小二乘路徑模型（PLS-PM）法分析得出氮添加對功能基因豐度有顯著的負效應（Nie et al., 2019）。
另一項研究借助鶴山站野外人工模擬季節降水變化試驗平臺，通過為期兩年（2013-2014）的監測，發現干季延長通過促進凈氮礦化和硝化作用增加土壤NO3-含量；隨后濕季強降雨顯著提高NO3-淋溶和N2O排放量，最終降低了土壤無機氮含量的年平均值。進一步分析發現盡管干季延長、濕季更濕的降水季節變化可同時促進無機氮淋溶和氣態氮排放，然而無機氮淋溶對土壤氮流失的貢獻占主導地位（Chen et al., 2019）。
上述研究結果可為預測未來全球變化背景下，南亞熱帶森林土壤N2O排放的未來變化趨勢具有重要的現實意義。以上研究得到了國家杰出青年科學基金、國家自然科學基金青年基金項目等資助。
華南植物園在南亞熱帶森林土壤氮轉化研究取得系列進展—圖 氮添加下濕季（a）和干季（b）土壤氮素（銨態氮、硝態氮、有機氮、微生物生物量氮）、硝化-反硝化功能基因豐度和N2O排放通量的結構方程模型分析。
