4月30日，草地生态系统管理团队依托山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站在国际农林科学1区TOP期刊Agricultural Water Management(IF₂₀₂₄=5.9)上在线发表研究性论文“Precipitation increase enhanced the positive effect of nitrogen addition on soil N₂O emissions by promoting soil nitrogen transformation and plant productivity in saline-alkaline grassland of Northern China”。草业学院刁华杰副教授为第一作者，草业学院董宽虎教授和赵祥教授为通讯作者。

N₂O作为重要的温室气体之一，对全球环境和气候变化具有重要的影响。水和氮是草地生态系统主要限制因子。大气氮沉降的持续增加和降水格局的变化对草地生态系统结构和功能产生了深远的影响。单独氮添加或降水变化对草地生态系统土壤N₂O通量的影响已被广泛报道，然而氮添加和降水变化的交互作用对盐渍化草地氮循环和土壤N₂O通量的影响研究尚不清晰。该研究团队依托2018年建立的全球联网实验平台，探究了氮添加、降水变化及其交互作用对晋北盐渍化草地土壤N₂O通量的影响及其驱动机制，为我国北方农牧交错带盐渍化草地科学管理提供了理论依据和数据支撑。

图1 全球变化联网实验平台（右玉站）

研究结果表明土壤N₂O通量呈季节性波动和显著的年际变异（图2）。与对照相比，单独氮添加显著提高土壤N₂O通量（107.0%）；降水变化对土壤N₂O通量影响不显著；氮添加与降水增加具有协同作用，与对照先比，在氮添加耦合增加降水处理下，土壤N₂O通量显著提高了180.1%。

图2 氮添加和降水变化下土壤N₂O通量和累积N₂O排放的季节动态

土壤净硝化速率（R_nit）、净氮矿化速率（R_min）在氮添加处理下分别显著提高了191.8%和181.7%。土壤N₂O通量与ANPP、R_nit和R_min显著正相关。因此氮添加对土壤N₂O通量的促进作用与植物生产力和净氮矿化速率的提高有关（图3）。氮添加对土壤N₂O通量的促进作用随降水量的增加呈指数增加趋势。加氮引起的土壤N₂O通量和植物生产力的相对变化均随降水增加而增加（图4）。这表明增加降水会加强氮添加对土壤N₂O通量促进作用。

图3 土壤N₂O通量与土壤净氮矿化率和植物生产力的关系。

图4 氮添加引起土壤N₂O通量、地上净初级生产力、土壤净硝化速率和土壤NO₃^-的相对变化及其与降水的关系

植物生产力和土壤氮转化间接调控着氮添加和降水变化对土壤N₂O通量的影响（图5）。结构方程模型（SEM）结果表明土壤pH通过影响土壤氮矿化率、氮转化能基因和植物生产力调控着土壤N₂O通量。氮添加和降水变化对土壤N₂O通量的影响机制是复杂的，要准确预测和评价未来陆地生态系统N₂O通量的变化应充分考虑各种气候变化因子的综合效应。本研究结果表明在氮沉降背景下，增加降水会加速土壤N₂O的排放，从而加剧全球变暖。因此灌溉和施肥的不同期可减缓草地N₂O的排放。该研究为华北农牧交错带盐渍化草地的恢复与利用提供了理论依据。

图5基于结构方程模型的氮添加和降水变化对土壤N₂O通量直接和间接的影响。