近日，长安大学水环学院教授刘秀花团队在《地球与环境通讯》发表最新研究成果。该成果首次证明：在长期干旱压力下，土壤微生物群落为适应氮素限制演化出一条独特的终极功能路径：固氮-完全氨氧化-硝酸盐还原循环。

该研究以陕西洛川地区距今约50万年的黄土-古土壤序列为研究对象，通过整合气候代用指标（如碳酸钙、磁化率、Rb/Sr比值）、土壤养分指标（碳、氮、磷及δ15N）以及微生物群落指标（细菌、真菌多样性、群落结构与功能）等多维度数据，系统阐述了微生物群落如何应对百年乃至万年尺度的气候变化，其遗留的“生态记忆”如何影响当下的生态系统功能，这个被“时间尺度”隐藏的关键科学问题。

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该研究获得了多个主要突破性认知。一是延伸了传统微生物演化驱动因素：氮限制主要驱动微生物百年乃至万年尺度演化。二是提出了微生物功能演化终极路径：γ-变形菌主导长期干旱下氮循环“开源”与“短路”。三是阐明了微生物应对干旱生存智慧：跨越万年的“生态记忆”与进化策略。

审稿人认为，这项研究提出的γ-变形菌纲介导的氮循环“短路”机制，凸显了特定微生物类群的功能性状在稳定干旱土壤生态系统中的核心驱动作用。这不仅为理解气候变化下的生态系统响应、土壤记忆形成以及未来生物地球化学循环演变提供了关键见解，而且为了解未来干旱加剧情景下土壤氮循环的可能演变方向及生态系统的反馈机制提供了重要的科学价值。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-03085-4