反硝化是生態系統氮素轉化的重要一環,完整的反硝化可將活性氮轉化為惰性氮分子;隨著大量活性氮進入生態系統,去除活性氮的反硝化在氮循環中尤顯重要。但是當前模型對反硝化速率的估算存在很大的不確定性,在宏觀尺度弄清反硝化速率的關鍵調控參數是提高模型預測能力的重要一步。
全球平均反硝化速率為3.5 mg N kg-1soil day-1.在不同生態系統類型中,農田反硝化速率(4.2 mg N kg-1soil day-1)高于森林(3.3 mg N kg-1soil day-1)和草地(3.3 mg N kg-1soil day-1)。濕潤亞熱帶氣候區域反硝化速率較高,平均反硝化速率為4.2 mg N kg-1soil day-1,干燥氣候下反硝化速率較低。
在全球尺度上土壤氮含量是土壤反硝化速率最重要的驅動因子。土壤硝態氮含量增加顯著提升土壤反硝化速率(相關系數為0.14,p < 0.001)。較高的土壤銨態氮和土壤總氮含量也能促進土壤反硝化過程的進行(相關系數分別為0.11,0.10,both p < 0.001)。較高的年均溫(相關系數0.12, p < 0.001)、土壤ph(相關系數0.05, p="0.002)、土壤含水量(相關系數0.04," p="0.003)促進土壤反硝化的進行。但是較高的土壤粘粒含量降低土壤反硝化速率(相關系數-0.08," p < 0.001)。在全球尺度上土壤氮含量對土壤反硝化速率直接影響(總相關系數0.35)顯著高于土壤性質和氣候因素(總相關系數0.13)對反硝化速率的影響。
該研究結果對氮循環模型優化提供參數支撐,該成果Variations and controlling factors of soil denitrification rate發表在Global Change Biology (https://doi.org/10.1111/gcb.16066) (IF2020= 10.86)。

不同生態系統反硝化速率,反硝化速率的影響因素
(李兆磊/供稿)