积雪是控制荒漠生态系统生物生长发育和生态功能最重要的水资源之一。由于全球气候变化，冬季气候模式正在发生变化，这影响了荒漠生态系统中的土壤氮循环和温室气体通量。生物土壤结皮是荒漠生态系统中重要的地表覆被物，其对环境变化十分敏感。生物土壤结皮可以改变土壤理化性质，促进维管植物的定植和生长，并且在荒漠生态系统稳定性中发挥重要作用。生物土壤结皮是荒漠生态系统含氮气体（N2O和NO）重要的排放源。研究表明，积雪深度变化显著影响了生物土壤结皮中土壤养分和微生物活性。然而，目前尚不清楚积雪深度变化如何影响生物土壤结皮含氮气体排放。对上述问题的深入研究将有助于我们理解全球气候变化对荒漠生物土壤结皮氮气体排放的影响。
中国科学院新疆生态与地理研究所张元明研究员团队，以生物土壤结皮为研究对象，设立了不同积雪深度（去除积雪，自然降雪和加倍雪）实验，通过长期原位实验和实时荧光定量PCR技术，揭示了积雪深度变化影响下生物土壤结皮含氮气体的排放特征和响应机制。
研究结果表明，冬季积雪显著影响裸沙和生物土壤结皮N2O和NO的排放。裸沙和生物土壤结皮中反硝化菌的基因丰度和藓结皮中硝化菌的基因丰度随积雪深度的增加而增加。冬季N2O排放量随生物土壤结皮的发育而增加。裸沙和生物土壤结皮的N2O和NO排放均在冻融期（3月）达到峰值，在仲冬期（1月）最低。N2O排放量随amoA、nirK和nosZ基因丰度的增加而增加。N2O的排放通常随着积雪的增加而增加，这是通过积雪深度变化对氮循环相关功能微生物群的影响而实现的。这些影响受生物土壤结皮类型的调控，在冬季积雪会加剧这些影响的效应。
相关研究成果以“Stimulating effects of snow cover on gaseous nitrogen emissions are intensified by biological soil crusts” 为题在线发表于国际学术期刊Geoderma。该研究得到了国家自然科学基金、新疆自然科学基金等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2023.116425
图1 积雪处理对生物土壤结皮N2O排放的影响
图2 积雪处理对生物土壤结皮NO排放的影响
图3 积雪处理对生物土壤结皮硝化菌和反硝化菌基因丰度的影响
图4 积雪处理下生物因子和非生物因子对生物土壤结皮N2O排放影响的结构方程模型。（A）裸沙，（B）地衣结皮，（C）藓结皮
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