Nat Commun：深层土壤是一个巨大的氮库

氮是所有生命体必需的营养元素，它参与构成蛋白质、DNA等生命基本物质。然而，人类活动，特别是化肥的过度使用，已经大大扰乱了自然界的氮循环，导致水体富营养化、空气污染等一系列环境问题。准确估算地球上不同氮库（nitrogen reservoirs）的氮储量，对于理解和管理氮循环至关重要。以往的研究大多集中于表层土壤（通常指1米以内）的氮含量，而忽略了深层土壤（deep soil，通常指2米以下）的贡献。

近年来，越来越多的证据表明，深层土壤中可以储存大量的硝酸盐，尤其是在干旱地区。然而，由于深层土壤取样成本高、难度大，目前对全球深层土壤硝酸盐储量的估算仍然非常有限。

为了深入了解深层土壤硝酸盐的全球分布及其对氮循环的影响，这项研究首先进行了系统的文献综述，收集了来自全球57项研究的280个深层土壤剖面（soil profiles）数据，涵盖了热带、温带和干旱地区，土壤深度从2米到205米不等。这些数据提供了关于不同生态系统中深层土壤硝酸盐储量的宝贵信息。

在此基础上，研究团队利用机器学习（machine learning）方法，特别是随机森林回归模型（random forest regression model），结合气候、土壤性质、植物生物量和人类活动等多种环境变量，对全球深层土壤硝酸盐储量进行了空间预测。

研究结果显示，全球深层土壤硝酸盐总储量估计为15.2 Pg（±1.1 Pg 标准差），其中沙漠土壤占比最高（5.5 Pg），其次是森林土壤（5.1 Pg）、草地土壤（2.0 Pg）和耕地土壤（2.6 Pg）。

如果将深层土壤的硝酸盐储量纳入全球土壤氮库的估算，则全球土壤氮储量将增加16%（基于目前常用的95 Pg的表层土壤氮储量估算）。然而，由于全球土壤氮储量估算本身存在较大差异（从5.4 Pg 到 335 Pg），深层土壤氮库的贡献比例可能在5%到281%之间。

这项研究 首次对全球深层土壤硝酸盐储量进行了空间化的定量评估，填补了以往研究的空白。同时 揭示了深层土壤在全球氮循环中的重要作用，表明深层土壤可能是一个重要的氮汇（nitrogen sink）。

参考文献 ：Almaraz, M., Wang, C. & Wong, M.Y. Deep soil contributions to global nitrogen budgets. Nat Commun 16, 966 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56132-1

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