大气甲烷(CH4)作为重要的温室气体,对全球变暖具有显著影响。森林作为陆地生态系统中最大的甲烷汇,其吸收能力正日益受到人类活动(如大气氮磷沉降)的干扰。在亚热带地区,过量的氮沉降已超出生态系统承载阈值,导致土壤酸化并削弱森林的甲烷汇功能。然而,目前关于氮磷沉降对森林甲烷汇的综合影响及其微生物学机制仍缺乏深入认识。
基于此,本研究以亚热带森林为对象,依托浙江天童亚热带常绿阔叶林长期氮磷添加实验样地(2011年建立),系统探究了长期氮磷沉降对森林甲烷汇的影响及其微生物驱动机制。研究发现,氮添加显著抑制了森林甲烷汇,而磷添加则能有效缓解这一抑制作用,甚至增强甲烷汇功能。此外,氮磷添加对甲烷汇的影响表现出显著的交互效应。结合室内培养实验与宏基因组测序分析,研究进一步揭示了磷添加缓解氮抑制效应的微生物机制。结果表明,氮添加会加剧土壤酸化并提高铵态氮含量,从而抑制甲烷氧化菌的活性和丰度;而磷添加通过调节土壤酸度和氮素有效性,显著提升了甲烷氧化菌的功能和数量。这一发现深化了我们对氮磷沉降影响森林甲烷汇的认知,为全球气候变化背景下森林甲烷汇的准确预测提供了重要理论依据。
该成果近期发表于国际学术期刊《Science of the Total Environment》。华东师范大学研究生刘晏君为论文第一作者,周小奇教授为通讯作者。合作者包括华东师范大学研究生肖文胜、冯婧、郑泽梅副教授,西班牙生态与林业应用研究中心Fernández-Martínez Marcos教授,以及英国兰卡斯特大学Stevens Carly教授。研究得到国家自然科学基金(32171635)的资助。
整理| 华东师范大学研究生 刘晏君
编辑| 华东师范大学研究生 吴海坤
审核| 华东师范大学教授 周小奇
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