外源磷添加缓解氮沉降对生物结皮固氮作用的抑制效应

《Journal of Environmental Management》：Exogenous phosphorus mitigates the negative impact of nitrogen deposition on biocrust nitrogen fixation

本研究通过野外实验揭示氮沉降抑制生物结皮固氮作用（通过δ15N表征）的机制，发现磷添加可通过改善能量代谢和提高固氮微生物多样性（16S rRNA和nifH测序）来缓解氮的抑制作用，强调了氮磷交互作用对干旱区氮循环调控的重要性。

　　

亮点总结

本研究通过为期六个月的野外实验，揭示了外源养分添加对两种典型生物结皮（苔藓主导和蓝藻主导）固氮能力的影响及其生物学机制。结果表明，高浓度养分添加会抑制生物结皮叶绿素合成并降低土壤pH值。虽然养分添加显著改变了固氮微生物群落组成，但总体细菌多样性保持不变。三种养分添加处理均显著抑制了生物结皮固氮，但磷添加通过改善能量代谢和增加固氮微生物多样性，部分缓解了氮添加引起的抑制作用。

讨论

养分添加对生物结皮性状和土壤化学性质的影响

我们的六个月养分添加实验显示，生物结皮性状和土壤化学性质发生显著变化，特别是叶绿素a浓度。对照样地表现出最高的叶绿素a水平，而所有养分添加处理均导致其含量下降，其中氮添加的抑制作用最强。在古尔班通古特沙漠也观察到对氮添加的类似非线性响应，低氮添加促进而高氮添加抑制叶绿素a合成。这些发现与全球尺度上氮添加对生物结皮光养生物负面影响的研究结果一致。

结论

本研究探讨了超过当地养分沉降水平的养分添加如何影响干旱区两种典型生物结皮的固氮作用及其潜在生物学机制。结果表明，高浓度氮添加通过减少光合能力并将微生物策略转向利用无机氮，从而损害生物结皮固氮。然而，磷添加可通过维持光合作用和养分平衡来缓冲这些负面影响，特别是在蓝藻结皮中。这些发现凸显了氮磷相互作用在调控干旱区氮循环中的重要性，并表明有针对性的磷管理可以增强生物结皮驱动的养分过程在全球变化下的恢复力。