近期，威廉希尔陈哲副研究员及所在团队探索亚热带地区土地利用方式改变、模拟增温对土壤温室气体排放的影响，并探究环境因子与微生物分子调控机制，取得新进展。

成果一：

  中国亚热带地区天然灌木林被转化为经济林可能会造成一系列生态影响，如温室气体排放通量的改变。然而当前野外长期观测的报道较少，导致温室气体通量具有较大的不确定性。课题组以亚热带丘陵区两种代表性的经济林:柑橘园和油茶林为研究对象，连续2年观测土壤温室气体甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）和二氧化碳（CO₂）的排放通量。研究结果表明，两种种植模式显著影响了土壤CH₄、N₂O和CO₂排放通量以及累积排放量，油茶林的全球增温潜势（GWP）显着高于柑橘园（579.11±17.06 vs. 418.13±17.19 kg CO_2eq ha^-1 y^-1）。柑橘园和油茶林生态系统的年累积通量范围为-78.88 ~ -92.42 g CH₄-C ha^-1 y^-1、89.31~124.75g N₂O-N ha^-1 y^-1和389.58 ~ 563.56 kg CO₂-C ha^-1 y^-1。随着经济林计划和化肥使用量的增加，亚热带丘陵地区可能会成为更强的N₂O排放源，这将抵消部分植物固碳作用的温室效益。研究结果以“Divergent pattern of soil CO₂, CH₄ and N₂O emissions in 18-year citrus orchard and Camellia oleifera plantations converted from natural shrub forests”为题发表于土壤生态学经典期刊Applied Soil Ecology（DOI: 10.1016/j.apsoil.2022.104447）。云南大学生态学2019级硕士研究生杨雄为论文第一作者，陈哲副研究员为通讯作者。

图1柑橘园和油茶林系统土壤-大气界面的CH₄、N₂O和CO₂通量示意图

成果二：

   山地亚热带森林土壤含有大量的氮储量，气候变暖可能会通过促进氧化亚氮（N₂O）和氮气（N₂）的损失而推动氮素挥发，进一步加剧全球变暖。然而，在增温背景下亚热带森林土壤的气态氮损失过程以及介导的微生物作用机制尚不清楚。课题组采用乙炔抑制技术和分子生物学方法揭示亚热带森林（>300年老龄林）在增温和不同氧气条件下土壤N₂O和N₂排放特征。研究结果表明，在好氧培养过程中，2℃的短期增温导致N₂O排放量增加了4.8倍，而在厌氧条件下，N₂O和N₂排放量分别增加了18倍和1.9倍，从而导致N₂O/（N₂O+N₂）比值的显著增加。进一步的实验表明底物硝酸盐的可利用性、反硝化细菌nosZ-I基因丰度的变化，是导致N₂O随温度升高的主要原因，这将有助于建立亚热带山地森林土壤N₂O排放模型以及对亚热带区域温室气体排放的估算。研究结果以“Simulated warming and low O₂ promote N₂O and N₂ emissions in subtropical montane forest soil”为题发表于土壤学经典期刊Journal of Soils and Sediments（DOI: 10.1007/s11368-022-03234-8）。云南大学生态学2019级硕士研究生杨雄为论文第一作者，陈哲副研究员和吴建平教授为通讯作者。

图2不同温度和氧气条件影响N₂O和N₂排放的结构方程模型

以上研究得到中科院哀牢山森林生态系统国家野外科学观测研究站和中科院桃源农业生态试验站的大力支持，以及云南省科技计划项目（2018BC007、202201AT070165、202101AT070178）、云南大学人才引进启动经费的资金支持。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0929139322000634

https://doi.org/10.1007/s11368-022-03234-8