氣候變化會引起降水格局發(fā)生改變，從而導致干濕交替模式發(fā)生改變，進而可能會影響陸地生態(tài)系統(tǒng)中土壤氮、磷循環(huán)。土壤干旱會抑制土壤微生物活性，并且隨著干旱強度的增加，土壤微生物和根系可能會死亡。隨后的再濕潤會通過破壞土壤結構、從土壤礦物表面解吸有機和無機氮和磷、對土壤微生物施加滲透壓以及改變根系生長等途徑影響土壤養(yǎng)分循環(huán)。由于土壤氮和磷在陸地生態(tài)系統(tǒng)中起著至關重要的作用，因此全面了解其對干濕交替的響應變得越來越重要。
東北師范大學生物地球化學組對土壤氮、磷循環(huán)的各個庫和通量對干旱和再濕潤的響應進行了整合分析?；趤碜?9個研究的1882個觀測數(shù)據(jù)，整合分析結果顯示，干濕循環(huán)中的干旱處理使土壤銨態(tài)氮、可提取有機氮和有效磷分別顯著提高22%、27%和72%；相比之下，土壤硝態(tài)氮、酶活性、微生物量、凈硝化作用和N2O的排放量分別顯著降低37%、13-21%、21-28%、39%和93%。再濕潤后，土壤可提取有機氮、可提取有機磷、凈氮礦化、硝化作用、磷酸酶活性、可溶性有機氮淋溶、可溶性無機磷淋溶和N2O排放分別顯著增加59%、27%、19%、15%、12%、60%、116%和218%，而土壤硝態(tài)氮和硝態(tài)氮淋溶分別顯著降低9%和74%（圖1）。土壤微生物氮和磷以及酶活性能在土壤再濕潤后恢復到干旱前的水平。土壤氮磷對干濕交替處理響應值的大小通常會隨著干旱強度的增強而增大，這也可能是室內(nèi)實驗中這個響應值大于野外實驗的主要原因。另外，我們還發(fā)現(xiàn)，土壤有效磷對干濕交替處理的響應強于無機氮強對干濕交替處理的響應，從而導致在干濕交替處理土壤氮和磷之間的不平衡，這一現(xiàn)象在森林土壤的表現(xiàn)比農(nóng)業(yè)土壤中更為明顯。
以上研究成果以Responses of soil nitrogen andphosphorus cycling to drying and rewetting cycles: A meta-analysis為題，發(fā)表在土壤學的頂級期刊Soil Biology and Biochemistry上。高德才為文章的第一作者，白娥教授為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)項目、國家自然科學基金和國家青年拔尖人才計劃的支持。
圖1 陸地生態(tài)系統(tǒng)中土壤氮和磷循環(huán)對干旱和再濕潤的響應
