泥炭地作为全球重要的碳汇，在调节气候变化中扮演着关键角色。其独特的生态系统功能主要依赖于优势物种泥炭藓（Sphagnum spp.）及其共生的微生物群落。这些微生物通过固氮作用为贫营养的泥炭地补充氮源，并通过甲烷氧化作用将温室气体甲烷（CH₄）转化为CO₂，从而支撑泥炭藓的生长和碳固定能力。然而，工业化和农业活动的加剧导致全球大气氮沉降量显著增加，在氮限制的生态系统中，过量的氮输入可能打破原有的生物地球化学循环平衡，进而影响宿主植物与微生物的共生关系及生态系统功能。尽管已有研究表明氮沉降可能通过促进泥炭藓生物量增加而增强碳汇潜力，但其对微生物群落结构及功能的调控机制仍不明确。

基于此，中国科学院成都生物研究所陈槐研究团队以中国亚高山泥炭地的优势种大泥炭藓为对象，通过野外原位多梯度氮沉降模拟实验，采用16S rRNA和nifH功能基因测序结合稳定同位素标记（¹⁵N₂和¹³CH₄）实验，系统解析氮沉降对其微生物组多样性、群落组成及关键代谢功能（固氮与甲烷氧化）的影响。研究结果表明：Ⅰ）氮沉降显著增强泥炭藓内生微生物组的甲烷氧化活性，但抑制固氮活性，其中甲基杆菌属（Methylobacterium）与甲基胞菌属（Methylocella）是驱动甲烷代谢的关键功能类群。Ⅱ）氮沉降显著提升微生物α多样性，群落构建以确定性过程主导，种间竞争加剧并形成复杂生态网络；高氮处理下Cyanobacteria丰度锐减，导致固氮功能受限。Ⅲ）随着氮沉降的持续，微生物群落的响应会趋于稳定，但长期的氮沉降可能会导致微生物功能冗余的减少，从而对生态系统的长期稳定性和可持续性产生潜在威胁。综上，本研究将为预测氮沉降背景下泥炭地生态功能演变及制定保护策略提供科学依据。

图1固氮和甲烷氧化速率随氮沉降的变化。

图2氮添加对泥炭藓共生微生物和固氮微生物群落的影响。

图3基于泥炭藓菌群的随机森林模型预测氮沉降处理下的核心微生物。

上述研究结果于2025年3月以“Endophytic microbiome of Sphagnum palustre as indicators of ecosystem response to nitrogen depositionn”为题，在线发表于国际TOP期刊Environmental Technology & Innovation上。成都生物研究所在读博士研究生杨小寒为第一作者，薛丹青年副研究员为通讯作者，陈槐研究员全程指导了该研究。本研究得到了中科院全球共性挑战专项、中科院青年创新促进会项目和研究所自主部署项目的联合资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.eti.2025.104122