近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鄒建文教授團(tuán)隊(duì)在全球變化研究領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Global Change Biology》發(fā)表了題為“Nitrogen enrichment reverses microbial biomass-function relationships over time in a global meta-analysis”的研究論文。該研究系統(tǒng)評(píng)估了土壤微生物群落與生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)氮富集的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)微生物生物量與生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系對(duì)氮富集響應(yīng)的適應(yīng)性動(dòng)態(tài)逆轉(zhuǎn)，并探討了土壤微生物生態(tài)機(jī)制及其對(duì)土壤管理的啟示。

土壤微生物是生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程的主要驅(qū)動(dòng)者，在維持植被生產(chǎn)力、保障土壤健康、提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等方面起著至關(guān)重要的作用。在人類(lèi)活動(dòng)的影響下，全球變化正在嚴(yán)重威脅著生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。盡管已有研究表明大氣氮沉降會(huì)影響土壤微生物生物量和群落特征，但隨著森林和草地生態(tài)系統(tǒng)的氮富集，土壤微生物屬性如何協(xié)同調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)功能，尚缺乏系統(tǒng)評(píng)估。

本研究基于全球308個(gè)野外氮添加試驗(yàn)的6255對(duì)原位觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建多元線(xiàn)性混合效應(yīng)模型與基于機(jī)器學(xué)習(xí)的元分析-森林模型，分析氮富集強(qiáng)度與持續(xù)時(shí)間對(duì)土壤微生物生物量和生態(tài)系統(tǒng)功能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，氮富集整體提升了生態(tài)系統(tǒng)功能，但逐步抑制了微生物生物量，并且這兩種效應(yīng)在長(zhǎng)期高強(qiáng)度氮富集試驗(yàn)中更加顯著。值得注意的是，微生物生物量與生態(tài)系統(tǒng)功能之間的關(guān)系呈現(xiàn)明顯的適應(yīng)性逆轉(zhuǎn)：短期內(nèi)呈正相關(guān)，長(zhǎng)期則逐步轉(zhuǎn)為負(fù)相關(guān)。這一動(dòng)態(tài)逆轉(zhuǎn)特征反映了微生物生活史策略從慢生型（K-策略）向快生型（r-策略）轉(zhuǎn)變，調(diào)控碳利用效率與微生物功能表達(dá)的適應(yīng)性過(guò)程。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，微生物生物量和生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)氮添加的響應(yīng)存在顯著空間異質(zhì)性，其中土壤pH、質(zhì)地與容重等理化屬性是主要驅(qū)動(dòng)因子，而非單一的氮富集速率。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)在全球變化背景下，需將土壤介導(dǎo)機(jī)制與微生物對(duì)氮富集的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性策略納入生態(tài)系統(tǒng)功能預(yù)測(cè)與管理框架中，以提升土壤資源的可持續(xù)利用能力。

氮富集條件下土壤微生物生物量-生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系的時(shí)間動(dòng)態(tài)示意圖

課題組博士生李柯婕為論文第一作者，王金陽(yáng)副教授和鄒建文教授為論文共同通訊作者，東北林業(yè)大學(xué)周正虎教授、課題組博士后吳杰、博士生薄曉蒙、沈夢(mèng)雪共同參與了該項(xiàng)研究。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金等資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1111/gcb.70514