IPCC评估报告以及全球气候模型预测结果显示：亚热带地区季节降水变化日趋严峻，干季降水减少，湿季降水增加，年降水量变化不显著。降水格局的变化将影响土壤氮矿化速率，N2O排放以及植物对氮的吸收。亚热带森林土壤是无机氮淋溶和N2O排放的重要来源。因此，了解该地区土壤氮循环对季节降水变化的响应及其内在驱动力对预测环境变化和土壤氮素养分含量十分重要。
中科院华南植物园博士研究生陈洁在导师刘卫副研究员及申卫军研究员的指导下，基于鹤山荷木混交林的野外人工季节降水控制实验平台 （图1），对土壤净硝化速率、净氮矿化速率、N2O排放通量以及参与氮转化的功能微生物丰度的变化等进行了为期两年的监测与分析。研究结果发现干季隔除67%的降水导致土壤净氮矿化速率减少13-20%，而湿季加回隔除的雨水使土壤净氮矿化速率增加了50%，同时湿季的强降水显著增加了土壤NO3-的淋溶量。土壤N2O排放通量在季节降水变化的影响下有明显降低的趋势。作者进一步运用结构方程模型的分析方法得出：净氮矿化速率主要受土壤微生物和土壤含水量的影响（解释率>20%），其中氨氧化古菌（amoA）群落丰度是最重要的决定因子；而N2O排放通量与净硝化速率和NO还原菌（nosZ）丰度显著相关（图2）。这些结果表明亚热带地区干季更干，湿季更湿的季节降水变化通过影响参与氮循环的主要功能微生物而影响了土壤氮转化过程，导致氮循环变得更加开放。
相关研究结果已发表在欧洲地学会期刊Biogeosciences（IF=3.851）上。论文连接：http://www.biogeosciences.net/14/2513/2017/
图1. 鹤山站季节降水控制实验平台
图2.季节降水格局变化下，土壤理化性质、氮转化速率和参与氮循环功能基因丰度的相互作用（Precip-change:降水处理；EOC:土壤可提取有机碳；SWC:土壤含水量；MBC:土壤微生量碳；Archaeal amoA: 氨氧化古菌的氨单加氧酶基因；nirK, nirS:亚硝酸还原酶基因；nosZ:氧化亚氮还原酶基因）
