土壤可利用氮素含量是调节陆地生态系统净初级生产力的重要因素。土壤固有的氮素循环过程为植物生长提供更多氮素，这表明土壤氮素固持能力在植物的生长调控中发挥重要作用。另外，氮素被土壤固持将减少氮素通过淋溶进入地下水体，也将减少氮素通过挥发进入大气。最近的一项研究显示在全球变暖背景下土壤氮固持能力可能降低，但是该研究只是基于其它氮循环过程（土壤氮微生物量、土壤硝化速率、反硝化速率等）推算土壤氮固持速率，并没有直接验证氮固持速率改变。为了准确预测全球变化对土壤氮固持能力的改变，当前亟需解析全球氮固持能力的格局和驱动因素。

近期，李兆磊、牛书丽等构建了陆地生态系统土壤氮固持速率数据库（来自97篇文献的1350套观测数据），并依托该数据库探明三个科学问题：1. 陆地生态系统土壤氮固持的全球格局是什么？2. 气候因素、土壤理化性质和微生物生物量如何影响全球土壤氮固持速率？3. 什么因素是土壤氮固持的主要驱动因素？

研究结果表明，全球土壤氮固持平均速率为8.77 ± 1.01 mg N kg^-1 day^-1。湿地和森林具有更高的土壤氮固持速率，分别是15.74 ± 3.02 mg N kg^-1 day^-1 和 15.26 ± 2.98 mg N kg^-1 day^-1。农业生态系统土壤氮固持速率为5.55 ± 0.41 mg N kg^-1 day^-1，显著低于湿地和森林（P < 0.001）。草地生态系统土壤氮固持速率为3.89 ± 0.24 mg N kg^-1 day^-1，显著低于森林和湿地（P < 0.001），但是与农业生态系统的氮固持速率没有显著的差异（P = 0.92）。

在全球尺度上土壤微生物生物量碳是土壤氮固持速率的核心驱动因素。结构方差模型的所有直接效应中，微生物生物量碳越大土壤氮固持速率越大，土壤微生物生物量碳变化对土壤氮固持速率的影响最大（标准系数为0.18，P < 0.001），土壤微生物生物量碳变化对土壤氮固持速率变化的贡献为21.2%。第二重要的驱动因素为土壤氮含量（标准系数为0.17，P < 0.001）。氮固持的底物，如土壤铵态氮和硝态氮，可以解释土壤氮固持速率变异的15.3%（标准系数为0.13，P < 0.05）。较好的土壤水热条件有利于土壤氮固持的进行，年均温、年降雨量和土壤含水量对土壤氮固持速率影响的标准系数分别为0.12、0.15和0.10。

论文第一作者为中国科学院地理科学与资源研究所特别研究助理李兆磊，通讯作者为牛书丽研究员（青促会会员）。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项（A类）、国家自然科学基金和中科院青促会等的支持。相关研究成果发表在生态学著名期刊《Global Change Biology》上。

论文信息：

Li, Z., Zeng Z., Song Z., Wang F., Tian D., Mi W., Huang X., Wang J., Song L., Yang Z., Wang J., Feng H., Jiang L., Chen Y., Luo Y., Niu S.* 2021. Vital roles of soil microbes in driving terrestrial nitrogen immobilization. Global Change Biology. GCB15552, 27(9) 1848-1858. doi: 10.1111/gcb.15552

链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.15552?af=R