土壤氮循环是陆地生物地球化学的基础过程，但对其驱动机制仍知之甚少。土壤的稳定氮同位素特征 (δ15N) 反映了土壤氮输入-输出平衡，其中较高的δ15N值表征更开放的氮循环，较低的δ15N值表征更保守的氮循环。鉴于微生物和酶活性依赖于温度和湿度，长期以来一直认为气候（气温和降水）主要控制着土壤δ15N和氮循环，并且得到了一些经验证据的支持。然而，基于此类经验证据的气候驱动模型对全球土壤δ15N观测的解释能力较弱。
基于以上背景，云南大学程晓莉团队结合实地调查、数据集组装和文献检索建立了全球土壤δ15N的数据库，然后通过氮同位素模型和地理聚合方法进行了标准化，最后利用优化的机器学习算法进行了数据分析和模型模拟。研究结果揭示了气候条件、植物性状、土壤属性以及其它自然和人为因素对全球土壤δ15N的普遍联合影响（88.4%的陆地区域）。研究团队从两个水平解释了联合影响的作用机制：氮库之间的相互作用、氮库本身的驱动因素。上述联合影响机制调控了全球土壤δ15N的纬度分布，低纬度区域的氮循环比高纬度区域更快。与此前以气候为中心的模型相比，该研究的数据驱动模型更准确地模拟了全球土壤δ15N的空间变化，强调了估计地球氮预算时需要考虑广泛自然和人为因素的联合影响。这些见解有助于协调有关土壤氮循环以及可持续氮管理的实证、理论和模型研究之间的现有矛盾。
初探成果以“Global evidence for joint effects of multiple natural and anthropogenic drivers on soil nitrogen cycling”为题发表于生态学顶级期刊Global Change Biology。团队PI程晓莉教授为通讯作者，团队成员张勇为第一作者，合著作者包括美国麻省理工学院Cesar Terrer教授、韩国全南大学Woo-Jung Choi教授、中科院地球环境研究所陈骥研究员、美国康奈尔大学Yiqi Luo教授、法国气候与环境科学实验室Philippe Ciais院士。该研究得到了中国国家自然科学基金重点项目和欧盟玛丽居里学者项目等基金的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1111/gcb.17309
