天大構建土壤N2O產生過程機理模型有助於解釋野外土壤N2O排放的巨大時空差异

天津大學地科院晏智鋒教授課題組在土壤氧化亞氮（N₂O）過程機理模型的構建與應用上取得進展。相關研究成果以論文“Quantifying biological processes producing nitrous oxide in soil using a mechanistic model”於2022年3月4日線上發表在Biogeochemistry（IF=4.825）。

作為一種重要溫室氣體，N₂O在全球變化研究中受到廣泛關注。土壤作為大氣N₂O的重要排放源，其內許多過程都會產生N₂O。同時，這些過程產生N₂O的速率又受到氣候、土壤内容等因素的影響，使得土-氣介面N₂O通量呈現出顯著的時空變化特性。儘管借助同位素自然豐度法和同位素標記示踪法，可以量化不同過程對土壤N₂O產生的貢獻，但是這些方法往往成本高且操作複雜，難以得到廣泛的應用。

地科院晏智鋒教授課題組根據土壤中硝化（nitrifier nitrification，NN）、硝化反硝化（nitrifier denitrification，ND）和異養反硝化（heterotrophic denitrification，HD）這三個最重要產生N₂O生物過程，構建了土壤N₂O排放機理模型。該模型量化了NN、ND和HD對N₂O產生的貢獻，並探討氣候條件與土壤内容等因數對單個過程N₂O產生量和總N₂O產生量的影響。通過和室內控制實驗進行對比，該模型較好地重現了不同類型土壤在不同水分或氧氣濃度條件下NN、ND和HD產生的N₂O通量，證明該模型具有很好的穩定性和適用性。此外，通過運用該模型，類比分析了不同環境和土壤理化特性下NN、ND和HD對N₂O產生的貢獻比，揭示了土壤N₂O排放顯著時空變化的調控機制。該研究構建的機理模型有助於解釋野外監測土壤N₂O通量的巨大時空差异，將來有望提高區域和全球尺度土壤N₂O排放的評估精度。

圖：基於土壤N₂O產生過程的機理模型（A構建B驗證C類比）

文章資訊：Chang，Baoxuan；Yan，Zhifeng*；Ju，Xiaotang；Song，Xiaotong；Li，Yawei；Li，Siliang；Fu，Pingqing；Zhu-Barker，Xia.2020. Quantifying biological processes producing nitrous oxide in soil using a mechanistic model.Biogeochemistry.

全文連結：https://link.springer.com/article/10.1007/s10533-022-00912-0