SCI TOTAL ENVIRON|中科院揭示从微生物功能基因到酶活性等不同生物作用下土壤氮素转化机理

中国科学院西北生态环境资源研究所的研究人员于Science of the Total Environment（IF:6.551)上发表了一篇题为“The mechanism of soil nitrogen transformation under different biocrusts to warming and reduced precipitation: From microbial functional genes to enzyme activity”的研究文献，该文献揭示了从微生物功能基因到酶活性等不同生物作用下土壤氮素转化机理。

背景：

土壤氮矿化是受气候变化影响的微生物介导的生物地球化学过程。然而在生物覆盖的土壤中，氮矿化作用对长期变暖加上干旱的反应机制的信息很少。本研究采用开放式顶部封闭式生态系统，研究了3年内土壤氮素转化速率、酶活性和基因丰度对气候变暖和降水减少的响应。研究结果进一步突出了温带沙漠中不同生物体在氮循环中的重要性。

结果：

气候变暖加上降水量减少，使得生物覆盖土壤的净氮转化率显著降低。在正常条件下，苔藓覆盖土壤中Rn和Rm的含量显著高于其他两种土壤，但经增温处理后，蓝藻覆盖土壤的净氮转化率高于其他两种土壤。

图2. 不同生物周期的土壤净氮转化率随温度和降雨量的变化

增温处理和土壤类型对土壤氮素降解酶活性的影响呈交互作用。结果表明，不同土壤类型间，苔藓覆盖土壤的酶活性无显著差异，但升温后酶活性明显下降。

气候变暖和土壤类型对土壤N转化相关基因有显著影响 ，在气候变暖处理后，相关基因存在明显差异。在大多数情况下，苔藓覆盖土壤中氨化和硝化相关基因明显高于蓝藻覆盖土壤和裸土。

图5.不同生物类群在升温和降雨量减少处理后基因丰度的变化

结论：

结果表明，降水量减少引起的气候变暖对土壤Ra和Rm有明显的抑制作用，主要是由于微生物功能基因和相关酶活性的下降。低降水条件下的升温通过抑制温带沙漠土壤的氨化过程而降低了土壤养分，微生物功能基因是决定土壤盐分转化的主要因素。 这项研究为确定温带沙漠生态系统N循环中关键过程的功能基因提供了基础。

下载原文