海南大学热带农林学院张金波教授和孟磊教授团队Ahmed S. Elrys教授发现全球范围内土壤氮固持和有效性存在干旱阈值。该研究成果以“Aridity creates global thresholds in soil nitrogen retention and availability”为题发表在国际知名期刊《Global Change Biology》上。

确定干旱和氮转化速率的临界点可以表征陆地生态系统对气候变化的脆弱性。全球范围内，干旱程度提高减少了土壤硝态氮的消耗，但增加了土壤硝化能力，主要原因在于土壤微生物生物量碳（MBC）和氮（MBN）的减少以及土壤pH的增加。在不同陆地生态系统中，氮产生和保持对干旱阈值的响应存在差异。农田土壤中，干旱指数小于0.8-0.9时，由于抑制氨氧化古菌和细菌群落活性，土壤初级硝化过程和硝态氮含量随干旱程度的增加而降低，高于此阈值时则相反。草地土壤中，干旱指数低于0.5时，土壤初级矿化和固定速率随干旱程度增加而降低，高于该阈值则相反。森林土壤C/N比高，干旱指数低于1.0时，干旱增加促进了土壤硝态氮的固定，但当干旱指数大于1.3时，由于土壤全氮减少和MBC/MBN比增加，导致铵态氮的固定受到抑制，干旱指数高于1.4时，森林土壤硝酸盐异化还原为铵速率随干旱程度增加而降低。

总体而言，气候变化导致的干旱增加可能通过降低干旱地区土壤氮的植物有效性，提高湿润地区土壤氮的植物有效性而影响生态系统功能。

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！