全球變暖已引起人們的廣泛關(guān)注,大氣溫室效應(yīng)氣體濃度增加是導(dǎo)致全球變暖的主要因素之一,土壤是溫室效應(yīng)氣體的主要來(lái)源。反過(guò)來(lái),全球變暖對(duì)土壤溫室氣體的排放具有反饋?zhàn)饔谩囟壬卟粌H會(huì)影響植物、動(dòng)物、微生物的生長(zhǎng)及其相互作用,還會(huì)影響土壤的物質(zhì)（尤其是氮、碳）循環(huán)過(guò)程,從而影響土壤溫室效應(yīng)氣體的排放。本文主要總結(jié)了增溫對(duì)土壤主要溫室氣體N₂O和CH₄排放的影響及其微生物機(jī)制。總體來(lái)看,增溫能夠促進(jìn)這兩種溫室氣體的排放,其排放主要與溫度對(duì)氨氧化細(xì)菌（AOB）、反硝化功能基因、甲烷產(chǎn)生菌和甲烷氧化菌的豐度和組成的影響有關(guān)。土壤溫室氣體排放也受到植物的物種特性、養(yǎng)分吸收和群落組成,以及土壤營(yíng)養(yǎng)元素含量、含水量、pH值等理化性質(zhì)的影響。未來(lái)應(yīng)更深入地從微生物角度探討全球變暖對(duì)土壤溫室氣體排放的反饋?zhàn)饔脵C(jī)制,加強(qiáng)不同增溫模式對(duì)土壤溫室氣體排放的影響研究,并關(guān)注增溫與其他環(huán)境因子相互作用對(duì)土壤溫室氣體排放的影響等,以期為全球變暖對(duì)土壤溫室氣體排放反饋?zhàn)饔玫念A(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2020,31(11)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

氣溫增加影響N2O排放通量的過(guò)程

土壤微生物是許多生物化學(xué)過(guò)程的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力,相當(dāng)一部分微生物都表現(xiàn)出對(duì)溫度的敏感性[27]。土壤N2O和CH4排放相關(guān)微生物過(guò)程同樣會(huì)受到溫度的調(diào)節(jié),微生物活動(dòng)正是造成不同土地利用類型中土壤N2O和CH4排放變化的最可能的原因[14]。例如,土壤表面溫度的升高可以增加土壤內(nèi)部可溶性有機(jī)碳的含量等,進(jìn)而促進(jìn)微生物的活動(dòng),使得土壤N2O和CH4的排放增加[11,28]。在硝化和反硝化作用過(guò)程中,硝化作用微生物AOA和AOB的適宜溫度范圍是15～35 ℃。反硝化作用在較寬的溫度范圍(5～75 ℃)內(nèi)都能進(jìn)行,對(duì)其研究多關(guān)注nirS、nirK和nosZ 3種功能基因。高溫能直接刺激這些微生物生長(zhǎng),提高其豐度和活性,導(dǎo)致產(chǎn)生更多的N2O氣體[10]。一定范圍內(nèi),溫度主要通過(guò)影響AOB和反硝化功能基因的豐度來(lái)影響N2O的排放,對(duì)AOA的影響則較弱。許多研究顯示,硝化作用是N2O排放的主要來(lái)源[7,29],其中AOB對(duì)溫度的響應(yīng)更強(qiáng)烈。對(duì)農(nóng)田和草地土壤進(jìn)行培育發(fā)現(xiàn),溫度由15 ℃增加到25 ℃能夠增加AOB的基因豐度,促進(jìn)N2O排放[12]。對(duì)西藏高寒草甸增溫到20 ℃時(shí),它與施氮的交互作用不僅能顯著增加AOB的豐度,引起N2O排放的增加,還能增加土壤N2O排放的溫度敏感性[29]。在我國(guó)北方一個(gè)8年的田間增溫試驗(yàn)中,大部分樣品在溫度升高1 ℃左右時(shí),AOB豐度增加,而AOA和反硝化功能基因(nirS、nirK和nosZ)的豐度降低[30]。但溫度升高也有一定限度,在30和40 ℃的高溫培育下,AOA和AOB的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制[31]。另外,溫度也可以通過(guò)影響反硝化作用相關(guān)的微生物影響N2O的排放,其中nirS的基因豐度對(duì)溫度變化的響應(yīng)程度要高于其他反硝化功能基因[6]。而當(dāng)高寒草甸中環(huán)境溫度的增加導(dǎo)致nirS、nirK和nosZ的基因豐度同時(shí)增加時(shí),N2O的產(chǎn)生與氧化同時(shí)進(jìn)行,則可能不會(huì)影響N2O的排放[29]。此外,近期人們還發(fā)現(xiàn)了可單獨(dú)將氨氧化為硝酸鹽來(lái)完成整個(gè)硝化過(guò)程的微生物,定義為全程氨氧化微生物(Comammox)[32-33]。這種微生物能更適應(yīng)極低氨濃度的環(huán)境,以CO2為唯一碳源。關(guān)于全程氨氧化微生物是否能引起N2O排放的變化,還需要未來(lái)更多的研究驗(yàn)證。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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