穩定同位素技術具有整合和指示的功能，利用土壤總氮同位素開展的氮循環相關研究較多。相對而言，無機氮同位素能夠直接記錄氮的循環過程。但是由于受方法學的限制，土壤無機氮同位素的研究相對較少。  

　　2012年7月至8月，在韓興國研究員的組織和帶領下，中國科學院沈陽應用生態研究所9個課題組參加了中國北方干旱、半干旱區草地樣帶調查（年均降水量36 mm至436 mm，圖1）。其中，穩定同位素生態學組劉冬偉博士主要負責土壤無機氮樣品的采集，并運用自主建立的化學方法對土壤無機氮的15N自然豐度和硝酸根18O的自然豐度進行分析。結果發現，銨態氮15N自然豐度隨降水量的增加而降低，硝態氮15N自然豐度隨降水的增加呈現先增加后降低的格局（圖2）。通過同生態化學計量學組和生物地球化學組合作，結合草地樣帶植被分布格局和微生物功能基因豐度數據，該研究進一步表明降水量約100 mm的區域是土壤氮循環的分界區域，土壤的氮循環表現出由非生物因素向生物因素轉變的控制機制。當降水量小于100 mm時，植被稀疏，微生物過程受限制，來自大氣的沉降氮累積在土壤表面，由土壤較高的pH造成的氨揮發表現強烈。當降水量大于100 mm時，土壤無機氮庫受生物因素調控，主要表現為植物的氮吸收利用和反硝化作用，優勢植物對銨態氮的偏好利用提高了硝態氮以反硝化作用形式損失的可能性。 

　　該研究結果以“Abiotic versus biotic controls on soil nitrogen cycling in drylands along a 3200 km transect”發表在Biogeosciences雜志上。劉冬偉博士和王曉波博士為共同第一作者，朱偉興教授和方運霆研究員為共同通訊作者。 

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