EST | 从物理结构到生态系统功能：耕作通过重构优先流路径间接调控氮转化

本研究探讨了长期耕作对土壤优先流路径的影响及其如何驱动氮循环功能演替。背景方面，农业耕作是全球普遍的土壤扰动方式，但长期耕作对土壤物理结构的影响及其与氮循环功能的关系尚不明确。研究目的为揭示耕作如何通过破坏包气带优先流路径来改变水力过程、微生物群落和氮转化功能。研究基于多个耕作时间序列的农田样区，整合染色示踪、¹⁵N同位素示踪及宏基因组技术。结论表明，耕作导致优先流结构破坏，使孔隙特征均一化，重塑氮循环微生物群落，驱动反硝化菌群由nirK型向nirS型演替。短期耕作样区中，浅层优先流路径的总硝化速率较高；深层土壤中，基质土壤的反硝化速率和DNRA速率更高。厌氧氨氧化过程仅在中长期耕作样区的基质土壤中检测到。路径分析证实，耕作引起土壤水力性质改变，结合微生物群落与转化速率变化，推动农田主导氮素转化路径从优先流通道的热点硝化作用转向基质土壤驱动的还原性氮素损失，使系统从易发生硝酸盐淋溶状态转变为具有较高气态氮排放潜力状态。