降水事件引起的土壤復濕通常會導致CO2和N2O在短時間內快速釋放。這種由降水驅動的溫室氣體快速釋放，被稱為“脈沖效應”或“Birch效應”，對干旱區生態系統來講，這種現象引起的碳氮釋放現象更加顯著。目前，對于脈沖效應的潛在機制尚沒有確切定論。
針對上述科學問題，中國科學院新疆生態與地理研究所干旱區生態過程與生物適應團隊以生物土壤結皮為研究對象，在模擬野外降水事件的基礎上，通過淬滅羥基自由基（·OH）進行對比實驗，系統研究了·OH氧化作用在干旱區土壤復濕過程中對CO2和N2O釋放的影響和內在機制。近日，相關研究成果發表于《全球變化生物學》。
研究結果發現，土壤復濕后，快速激活的微生物是·OH產生的主要途徑。當淬滅·OH后，同位素標記結果顯示CO2和N2O 24小時累積釋放量相對于對照組分別下降了11-21%和67-90%，證明·OH氧化作用在CO2和N2O釋放中的顯著作用。利用酶活性和有機質組分結構變化進一步分析發現，當淬滅·OH后，有機質組分結構趨于簡單，而負責分解小分子的酶活性顯著升高，這表明·OH氧化對復雜有機質的分解使微生物能將更多能量用于分解小分子有機物。·OH氧化通過與微生物酶促反應的協同作用促進了CO2釋放。此外，通過淬滅·OH實驗發現，·OH是通過促進NH4+轉化為NO3-，從而調控N2O的釋放。
本研究系統揭示了干旱區土壤復濕過程中·OH的產生途徑，及其對CO2和N2O釋放的影響，并深入探究了·OH氧化作用的內在機制。研究揭示了·OH氧化途徑是干旱區不容忽視的溫室氣體重要釋放途徑，尤其是對于N2O的釋放具有主導作用。
相關論文信息：https://doi.org/10.1111/gcb.70552
土壤再濕潤后·OH加速溫室氣體產生的概念圖（研究所供圖）
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