河口海岸湿地是全球氮循环的关键区域，微生物残体氮作为氮循环的重要组成部分，其形成与保存机制一直是氮循环研究的前沿内容。近日，华东师范大学河口海岸全国重点实验室侯立军研究员团队，通过对全国十个主要河口湿地为研究对象，发现微生物复杂度和多样性调控残体氮的保存，为河口湿地氮汇功能提升开启了新思路、提供了新视角。相关成果以Microbial Complexity and Diversity Enhance Microbial Necromass Nitrogen Sequestration Along a Latitudinal Gradient为题，发表在Environmental Science & Technology。

 

 

研究背景

　　全球气候变化与人类活动导致河口海岸湿地面临着增温和氮负荷增强的双重压力，深刻影响微生物代谢活动。微生物通过生长-死亡循环形成的微生物残体能够被长期封存和埋藏，成为了一个以往被忽视但具有重要生态功能的氮汇过程。河口海岸湿地由于周期性的淹水、大量的氮输入以及厌氧-好氧界面交替的环境，成为微生物氮周转和残体氮形成的热区。然而，究竟哪些非生物（如气候、沉积物性质）和生物（如微生物多样性、网络复杂性）因素主导残体氮的形成与保存，仍缺乏明确的科学认知。因此，在气候变暖和氮富集背景下，深入探究残体氮的时空动态特征及其关键影响因素，对于缓解河口湿地氮污染、提升氮汇功能及生态修复效益具有重要的科学意义。

 

研究成果

　　团队通过对我国十个代表性河口湿地进行研究，发现微生物残体氮存在显著的纬度与季节分异。纬度梯度上，微生物残体氮含量具有2个数量级（0.02–1.25 mg g⁻¹）之差，且与年平均温度呈显著正相关。真菌残体氮占总残体氮的49–97%。季节上，冷季的残体氮含量（平均值0.51 mg g⁻¹）显著高于暖季（平均值0.30 mg g⁻¹），其中真菌残体氮在冷季占主导，而细菌残体氮在暖季贡献增加（图1）。

 

 

　　通过方差分解分析，地理因素、沉积理化因子与微生物性状分别解释了残体氮变异的12.8%、47.8%和16.9%（图2）。随机森林模型发现，总氮和年平均温度是调控残体氮时空分布的主要环境变量。结构方程模型表明年平均温度通过改变沉积物性质以及微生物群落，间接调控残体氮的积累。而且，可提取态铁含量与残体氮显著正相关，进一步说明铁矿物可通过物理保护增强残体氮的长期保存。

 

　　对于微生物群落，发现微生物网络复杂度和稳定性在暖季和南方地区较高（图3）。同时，微生物多样性、丰度及网络复杂性与残体氮含量表现出显著的正相关，表明复杂的微生物网络提升了微生物氮转化过程对资源获取能力以及对环境变化的抵御能力，进而促进了残体氮的形成与保存。

 

　　综上所述，该研究创性地从生物和非生物因素揭示了河口湿地残体氮形成与保存的关键影响因素，发现微生物复杂性和多样性在稳定氮库形成扮演着重要角色，可为河口湿地生态修复和生态功能提升提供科学支撑。

 

研究团队及资助

　　华东师范大学河口海岸全国重点实验室博士研究生付宇轩为论文第一作者，李小飞研究员和侯立军研究员为共同通讯作者。河口海岸全国重点实验室博士毕业生魏金娥（现内蒙古大学讲师），新疆师范大学张宗啸博士，华东师范大学地理科学学院刘敏教授、博士研究生漆梦婷，河口海岸全国重点实验室张芬芬研究员、硕士研究生杜光月，以及闽江河口湿地国家级自然保护区郭萍萍参与了本研究工作。本研究得到了国家自然科学基金（42422604、42271101和42030411）资助。

 

文献信息

　　Yuxuan Fu, Jine Wei, Zongxiao Zhang, Mengting Qi, Fenfen Zhang, Guangyue Du, Pingping Guo, Min Liu, Xiaofei Li, Lijun Hou. 2026. Microbial complexity and diversity enhance microbial necromass nitrogen sequestration along a latitudinal gradient. Environmental Science and Technology, 60, https://doi.org/10.1021/acs.est.6c00249