土壤有机氮（SON）转化是全球养分循环和生态系统生产力的关键环节，但不同土地利用类型下SON转化对气候变化的响应差异尚不清楚。SON转化包括总蛋白解聚（GPD）、微生物氮生长（Ngrowth）、总氮矿化（GNM）和微生物氮利用效率（NUE）等相互关联的过程。气候变化（升温、降水改变）可能通过影响酶动力学、微生物代谢和底物扩散来改变这些过程，但其方向和幅度受生态系统类型、土壤性质和养分状况的调控。然而，目前缺乏在不同气候梯度下系统比较自然森林与集约农田SON转化过程的研究，难以预测土地利用如何调控氮循环对气候变化的响应。
近日，中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站李德军团队在该领域取得重要进展：本研究首次揭示土地利用类型是调控土壤有机氮转化气候响应性的主导因素，发现自然森林因受矿物-酶相互作用和磷限制调控而对暖湿化高度敏感且氮流失风险加剧，而集约农田因施肥和耕作缓冲了气候影响但导致氮循环过程脱钩，为土地类型特异性的氮管理策略和全球变化模型提供了关键机制认识。
研究沿中国西南亚热带气候梯度选取30对森林-农田配对样地，测定土壤理化性质、SON转化速率（15N与18O同位素示踪法）、功能基因丰度及酶活性，利用线性混合模型、层次分割和结构方程模型分析驱动因素。结果显示：土地利用类型是调控土壤有机氮转化对气候变化响应的主导因素。森林生态系统中，蛋白质分解、微生物氮生长和总氮矿化速率均随温度升高和降水增加而显著上升，但微生物氮利用效率却随之下降，表明温暖湿润条件下森林氮循环加速但氮流失风险增高；森林中各过程紧密耦合，驱动核心是磷相对碳的有效性（DOC:AVP比）和蛋白酶活性，而非功能基因丰度。相比之下，农田由于长期施肥和耕作等人为管理，显著缓冲了气候影响，各转化过程与气候相关性弱且过程间解耦，转而由功能基因（如npr、ureC）和钙镁-铁铝氧化物比值主导。因此，未来气候变暖和降水变化下，森林土壤面临更大的氮损失威胁，需关注磷限制管理；而农田虽具缓冲能力，仍需优化养分管理以维持氮利用效率。
该成果以Land use overrides climatic controls on soil organic nitrogen transformations: Contrasting responsiveness between forest and cropland ecosystems为题发表于期刊Functional Ecology。杨馨逸副研究员为论文第一作者，段鹏鹏副研究员、何寻阳研究员、李德军研究员为论文共同通讯作者，其它合作作者还包括利兹大学Andrew T. Nottingham博士、维也纳大学Wolfgang Wanek教授、隆德大学Lettice C. Hicks博士、法国萨克雷大学Luiz A. Domeignoz-Horta博士、中国科学院亚热带农业生态研究所胡培雷副研究员、肖孔操副研究员和王克林研究员。本研究得到国家自然科学基金、广西自然科学基金、国家重点研发计划和广西八桂青年学者的资助。
多种因素与土壤有机氮转化过程联系起来的机制途径