氧化亚氮 （N₂O）是大气中第三大最重要的温室气体，其辐射强度是二氧化碳分子的300倍左右，更重要的是N₂O能够破坏大气中的臭氧层，严重威胁着地球系统的生物安全。氮沉降和降水变化深刻影响着生态系统的氮循环，尤其是N₂O的排放。然而，在荒漠生态系统      氮沉降升高和降水增加是如何影响N₂O排放仍是不清晰的。因此，我们在古尔班通古特沙漠开展了氮沉降升高和降水增加对N₂O排放的影响实验，探讨了关键功能土壤微生物的驱动机制。研究结果表明氮沉降升高显著的增加了土壤N₂O的排放(图1)，这主要归因于氮沉降增加了土壤铵态氮含量以及氨氧化古菌和细菌功能基因amoA的丰度(图2)。而降水增加并没有显著影响N₂O的排放，这可能主要归因于增加降水后土壤湿度的快速下降，并没有改变土壤硝化与反硝化过程关键功能微生物的丰度。进一步分析表明土壤氨氧化古菌的功能基因amoA的丰度是影响N₂O排放的最重要的影响因素(图3)。由此表明荒漠土壤土壤氨氧化古菌参与的土壤生物过程是产生的N₂O最重要的源。 相关成果于2021年发表在国际SCI杂志Science of The Total Environment上。

图 1. 荒漠土壤N₂O排放对氮沉降升高和降水增加的响应特征

图 2.土壤硝化与反硝化过程关键功能微生物丰度对氮沉降和降水增加的响应

图 3. 结构方程模型分析影响N₂O排放的关键驱动因素