该研究成果以“Initial evidence on the effect of copper on global cropland nitrogen cycling: A meta-analysis”为题发表在国际知名期刊《Environment International》（IF：11.8）上。
铜（Cu）是氨单加氧酶功能的关键辅助因子，负责硝化过程的第一步，但过量的Cu含量可能会损害土壤微生物功能和植物生长。然而，全球范围内Cu对农田土壤氮循环的影响仍然未知。该研究发现Cu含量升高，会降低土壤硝化速率和脲酶活性、微生物生物量和氨氧化古菌丰度，使土壤潜在硝化作用降低33.8%，亚硝酸盐含量降低73.5%。增加土壤初始Cu含量增加了土壤有机碳和全氮含量，促进了氮矿化速率，但抑制硝化速率，最终导致铵态氮停留时间延长而促进了氮固定化速率，导致硝化速率与氮固定速率比较低，降低氮素损失的潜在风险，研究结果中，初始土壤Cu含量增加而N2O排放减少进一步证明了此结果。
Cu添加显著降低了土壤微生物量碳，微生物量氮和微生物呼吸速率。真菌总丰度、细菌总丰度、AOA和nirS分别下降21.3%，16.3%，21.2% 和15.6%。但铜耐药菌的丰度增加了42.8%。Cu也显著降低了Chao1指数、Simpson指数和物种丰富度。
铜对氮循环和土壤微生物指标的负面影响仅在高铜浓度下才会起作用。当Cu含量高于150 mg kg-1时，潜在硝化作用、土壤微生物呼吸和植物氮含量分别下降46.5%、17.5%和14.0%。真菌和细菌丰度，AOA仅在高铜浓度下降低。
本研究首次提供了铜对农田土壤氮循环影响的全球证据。Cu通过降低土壤硝化酶和脲酶活性、微生物量、细菌丰度和AOA丰度来抑制土壤硝化作用。在高Cu浓度（>150 mg kg−1）下，土壤硝化作用和植物氮吸收降低，而土壤NO3-在低Cu浓度（<150 mg kg−1）下增加。高粘土含量和低有机碳含量、阳离子交换量和pH增加了土壤硝化对Cu的负面响应。土壤初始铜含量的增加通过增加土壤有机碳和全氮来诱导氮矿化。通过增加NH4+的平均停留时间，促进氮的固定，导致硝化与氮固定的比例降低，表明土壤氮流失的潜在风险较低。但随着土壤Cu浓度的降低，土壤硝化速率和氮流失的潜在风险增加。
论文第一作者系海南大学教授Ahmed S. Elrys，通讯作者为孟磊教授和张金波教授，第一完成单位和通讯单位均为海南大学。该工作得到了德国吉森大学Christoph Müller教授的悉心指导以及国家自然科学基金的资助，特此致谢！
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108491
