生命科学学院程磊教授团队NatureGeoscience发表关于硝化微生物响应气候变化的研究成果

2024年11月7日，Nature Geoscience期刊在Research Briefing栏目发表了题为“Carbon dioxide enrichment suppresses autotrophic nitrifiers in a rice ecosystem”的研究简报，积极评价了浙江大学生命科学学院程磊教授团队同期发表的题为“Inhibition of autotrophic nitrifiers in a nitrogen-rich paddy soil by elevated CO₂”的研究论文。研究简报与论文于2024年12月6日同期正式发表于Nature Geoscience（volume 17，issue 12)。

Nature Geoscience期刊邀请程磊教授团队张凯杭博士在研究简报内详细介绍了该研究的研究背景、重要发现以及研究背后的故事。研究简报重点阐述了该研究可能的重要意义。提示未来气候变化可能会对生态系统地下部分的生物多样性，尤其是那些具有重要功能属性的微生物生物多样性，产生深远且难以预见的影响；同时还预示，未来CO₂浓度升高条件下，土壤硝化微生物丰度的降低以及无机氮库的缩减可能是稻田和自然湿地土壤中广泛存在的现象（图一）。相关研究表明，未来气候变化可能会继续降低水体和低地生态系统中的氧含量与氧化还原电位，使其转变为更为缺氧。我们的结果预示这些系统中硝化菌可能会逐渐被反硝化菌取代，缓慢耗竭其中的硝态氮，进而可能重现类似于太古代/早元古代时发生的全球氮危机。因此，如何保持这些低地、水体生态系统系统的稳定性和可持续性将会是人类在未来气候变化条件下面临的一大挑战。

图一：大气CO2浓度升高导致稻田和自然湿地土壤无机氮库的缩减。

a, b: 2014-2018年稻田土壤中铵态氮(a)和硝态氮(b)的在不同CO2浓度下的含量。c, d:大气CO2浓度升高对全球稻田和自然湿地土壤硝化微生物和无机氮库影响的荟萃分析结果。

Nature Geoscience期刊邀请国际知名同行专家、法国国家农业食品与环境研究院（INRAE）的Romain Barnard教授对本研究工作进行专业评价。Romain Barnard教授认为：“这是一个雄心勃勃且引人注目的研究，强有力地推进了人们关于硝化微生物对二氧化碳升高响应的认知”（“This produces an ambitious and compelling story and a strong push forward in our knowledge of the response of nitrifier microbiology to elevated CO₂”）。

研究简报配发了Nature Geoscience期刊编辑团队对我们研究工作的积极评价。期刊高级主编Xujia Jiang博士认为：“这些研究结果标志着在理解全球氮循环对全球环境变化响应方面迈出了重要的一步”（“The results mark an important step forward in understanding the response of the global nitrogen cycle to global environmental changes”）。

该研究简报由浙江大学张凯杭博士与程磊教授，法国国家农业食品与环境研究院Romain Barnard教授以及Nature Geoscience编辑团队的Xujia Jiang博士等共同完成。

原文链接：www.nature.com/articles/s41561-024-01590-3

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