硝化反硝化耦合機制主導貧氮生態系統氧化亞氮脈沖排放

　　土壤氮轉化過程影響生態系統生產力及土壤氮素的損失途徑和潛力，微生物硝化和反硝化過程產生氧化亞氮（N2O）釋放到大氣中，使土壤成為大氣N2O的主要來源，一般認為施肥農田土壤是強排放源，自然土壤則為弱排放源。然而，溫帶至寒帶自然生態系統在冬春轉換期被廣泛觀測到脈沖式排放，導致自然土壤在全球N2O排放源中的貢獻率大幅增加。截至目前，凍融期自然土壤爆發排放的機制尚不明確，大多數研究認為該時期土壤環境有利于反硝化過程主導N2O產生。

　　近半個多世紀以來，穩定同位素稀釋技術（the 15N pool dilution technique）被廣泛應用于土壤氮轉化過程研究，該技術的應用難點在于添加同位素標記物會激發貧氮生態系統微生物同化作用，因此大幅高估微生物固持速率。中國科學院大氣物理研究所博士胡曉霞和研究員劉春巖利用雙標記物穩定同位素稀釋技術，創建了針對貧氮自然系統土壤微生物固持速率的定量方法即改進差值法（the reformed difference method），從而能夠準確表征土壤氮循環的完整動態；通過年尺度土壤總氮轉化速率、無機氮庫大小和N2O排放動態的綜合監測，首次揭示出硝化-反硝化耦合機制主導青藏高原放牧高寒草甸凍融期N2O脈沖排放。該研究更新了反硝化過程主導凍融期N2O產生的傳統認知，解開了貧氮自然生態系統凍融期反硝化底物來源的謎團，即硝化速率的抬升為反硝化過程提供關鍵底物，耦合機制而非單一微生物過程主導了凍融期N2O的產生，成果發表于農林科學期刊Soil Biology & Biochemistry。

圖：創建“改進差值法”用于貧氮生態系統微生物固持速率的準確定量