土地利用變化顯著改變了土壤有機碳動態，土地利用變化背景下土壤微生物對土壤有機碳動態的調控機制有待進一步研究。土壤有機碳的分解和轉化由微生物分泌的碳分解酶(Carbon-degrading enzymes)來調控。土地利用變化如何通過影響土壤碳分解酶進而作用于土壤有機碳動態還存在諸多未知。研究人員通過數據整合的方法研究了土壤碳分解酶活性對植被退化和恢復的響應，以及碳分解酶活性與有機碳的關系（圖1）。結果表明：植被退化顯著降低了纖維素酶活性，但是對木質素酶沒有顯著影響；植被恢復對纖維素酶的增加幅度大于木質素酶；因此，植被退化顯著提高了木質素酶的比例，而植被恢復則顯著降低了木質素酶的比例。相關分析和結構方程模型表明，植被退化背景下，土壤有機碳的降低與木質素酶比例的增加密切相關；植被恢復背景下，土壤有機碳的增加與木質素酶比例降低密切相關。本研究有助于提升對土地利用變化背景下有機碳動態的微生物調控機制的理解。
相關研究成果以“Identifying carbon-degrading enzyme activities in association with soil organic carbon accumulation under land use changes”為題發表在生態學SCI期刊Ecosystems。武漢植物園濕地生態學課題組助理研究員吳君君為論文第一作者，武漢植物園劉貴華研究員和云南大學生態與環境學院程曉莉研究員為論文通訊作者。
甲烷（CH4）是一種重要的溫室氣體，對全球變暖的貢獻約為20%。人類活動導致的大氣氮沉降正急劇增加，氮沉降的加劇顯著影響了土壤甲烷的源匯功能。目前，全球尺度下，氮沉降對土壤甲烷源匯功能的影響還缺乏深刻認知。研究人員通過數據整合的方法從全球角度探究了土壤甲烷源匯功能對氮添加的響應（圖2）。結果表明：氮添加顯著降低了旱地土壤甲烷氧化速率，但是增加了濕地土壤甲烷排放速率；自然生態系統甲烷氧化和排放速率對氮添加的響應比農業生態系統更敏感；氮沉降對旱地甲烷氧化速率的負面影響隨著維度的降低而增強，即寒溫帶和青藏高原（生態系統氮限制區域）土壤甲烷氧化速率對氮添加的響應較熱帶和亞熱帶更不敏感。該研究結果有助于加深對土壤甲烷源匯功能響應全球變化的理解。
相關研究成果以“Soil-atmosphere exchange of CH4 in response to nitrogen addition in diverse upland and wetland ecosystems: A meta-analysis”為題發表在土壤學SCI期刊Soil Biology and Biochemistry上。武漢植物園濕地生態學課題組助理研究員吳君君為論文第一作者，邢偉研究員和劉貴華研究員為論文通訊作者。
上述研究工作得到國家自然科學基金和中科院戰略先導專項的資助。
論文鏈接一：https://link.springer.com/article/10.1007/s10021-021-00711-y
論文鏈接二：https://authors.elsevier.com/a/1d-KE8g13Q0cK
圖1 土地利用變化背景下土壤酶活性與有機碳動態關系的概念圖
圖2 氮沉降對不同旱地和濕地生態系統類型土壤甲烷通量影響的概念圖
