亚热带喀斯特森林植被恢复后全程氨氧化细菌主导土壤氨氧化速率与N2 O排放机制

针对喀斯特生态系统植被恢复后土壤氮循环机制不明的问题，研究人员通过对比农田与森林土壤，揭示全程氨氧化细菌(comammox)在低NH4 + -N环境中通过高氨亲和力提升氨氧化速率（增加4.4倍），其N2 O排放贡献率从11.25%跃升至40.87%，为喀斯特生态修复提供理论依据。

　　

论文解读
在应对全球气候变化的大背景下，土壤N₂
O作为一种强效温室气体，其排放机制研究备受关注。喀斯特生态系统占中国国土面积的36%，但长期人为干扰导致生态退化。尽管植被恢复工程显著改善了土壤氮素有效性，但关于全程氨氧化细菌(comammox)这一"新晋"氮循环关键角色的研究仍存在空白——它们在低NH₄
⁺
-N的喀斯特森林土壤中如何影响氨氧化速率和N₂
O排放？这一问题的解答对优化生态恢复策略至关重要。

广西壮族自治区和贵州省的研究团队在《Microbiological Research》发表的研究中，创新性地采用抑制剂法结合qPCR和高通量测序技术，对比分析了农田（对照）与自然恢复森林土壤中comammox、AOA和AOB的丰度、群落结构及功能差异。样本来自中国西南典型喀斯特地区，通过测定土壤理化性质、微生物活性及N₂
O排放通量，系统解析了植被恢复对氮循环微生物的影响机制。

研究结果

1. 土壤特性变化：森林土壤较农田显著提高土壤含水量(SWC)、沙粒含量和有机碳(SOC)，但NH₄
   ⁺
   -N降低60%（表1），为comammox创造了低氨环境。
2. 微生物群落响应：comammox在RNA水平的丰度提升17.65%，优势菌属Nitrospira与沙粒含量呈正相关，而黏粒含量抑制其生长（图7）。
3. 功能优势显现：comammox氨氧化速率激增4.4倍，归因于其对NH₄
   ⁺
   的高亲和力；其N₂
   O排放贡献率从农田的11.25%飙升至森林的40.87%（图3）。
4. 驱动机制：粗质地土壤通过延缓NH₄
   ⁺
   扩散强化comammox竞争优势，而微生物生物量碳(MBC)直接调控其氧化速率（图8）。

结论与意义
该研究首次证实植被恢复后喀斯特森林土壤中comammox取代传统AOA/AOB成为氨氧化主导者。中性pH和低NH₄
⁺
-N的选择压力，加上粗质地土壤的物理调控，共同塑造了comammox的功能优势。这一发现革新了对喀斯特氮循环的认知：过去认为AOA主导的硝化作用实际可能由comammox驱动，其通过"高亲和力-低底物"策略在贫氮环境中维持高效氮转化。研究为喀斯特生态修复提供了微生物学依据——通过调控土壤质地和氮素形态可定向引导微生物群落功能，对实现"双碳"目标下的N₂
O减排具有重要实践价值。