廣東
氮是陸地生態系統生產力的關鍵限制性養分。在生態系統中，氮既可被植物和微生物吸收并循環利用，也可通過淋溶、氨揮發和反硝化等過程流失。氮能否在生態系統中有效固持，直接影響生態系統生產力、碳匯功能和氣候反饋強度。然而，氮循環涉及植物吸收、微生物轉化、土壤固持和淋溶流失等多個過程，且具有高度的時空變異性，因此直接量化生態系統氮固持能力十分困難。土壤穩定氮同位素自然豐度（δ15N）能夠整合氮輸入、轉化和輸出的長期信號，因而被視為反映氮循環狀態的“綜合指標”。一般而言，較低的土壤δ15N值通常表明氮循環較為保守、氮固持能力較強；較高的土壤δ15N值則意味著氮損失比例較高，氮循環更加“開放”。盡管土壤δ15N的空間格局已被廣泛研究，但不同氣候條件下植物、土壤和微生物過程如何共同調控氮固持，以及這種調控機制是否會隨降水變化發生轉換，仍缺乏系統認識。
中國科學院植物研究所劉玲莉研究團隊利用美國國家生態觀測網絡（NEON）31個站點的標準化觀測數據，結合植被結構、土壤理化性質及微生物群落組成等信息，系統解析了土壤δ15N的空間格局及其驅動機制。研究結果顯示，土壤δ15N與年平均降水量（MAP）呈非線性關系，在約700 mm降水處出現明顯閾值，該閾值與北美干濕分界線（100° W）相吻合，反映了從干旱、半干旱生態系統向濕潤生態系統過渡過程中氮循環機制的轉變。在干旱地區（MAP < 700 mm），土壤δ15N隨降水增加而下降。在這一區間，降水增加促進了植物多樣性，強化了植物與微生物對無機氮的競爭，有效抑制了硝酸鹽積累和氮流失，提升了生態系統氮固持能力。而在濕潤地區（MAP > 700 mm），土壤δ15N隨降水增加而升高。此時，土壤理化性質成為主導因素，高粘粒含量與高土壤水分易形成利于反硝化的厭氧微環境，加速了硝酸鹽淋溶和氣態損失，使氮循環更加“開放”。
該研究表明，降水對生態系統氮固持的影響并非單向變化，而是通過調節植物—微生物—土壤過程之間的相互作用，改變氮循環的開放程度。該發現為理解降水格局變化對陸地生態系統氮循環的影響提供了新的機制認識，也為改進陸地生態系統氮循環模型提供了重要參考。
該研究成果于5月25日在線發表于國際學術期刊Nature Geoscience。植物所特別研究助理彭勇為論文第一作者，劉玲莉研究員為通訊作者。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41561-026-01992-5
生態系統氮輸入、轉化和流失過程對土壤δ15N的影響及其分餾效應
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