氮 (N) 循环是陆地生态系统中的一个基本过程，对所有生物的功能至关重要。由于人类活动，土壤生态系统目前正在发生重大变化。微生物催化了大部分土壤氮素的转化过程，因此在大气、植物和土壤之间的氮素交换中起着核心作用。因此，了解土壤微生物对气候变化响应的性质和强度对预测未来陆地氮循环至关重要。其中硝化作用是陆地氮素循环的基本过程。然而，关于气候变化如何影响硝化细菌群落结构的详细信息缺乏，特别是来自同时控制多种气候变化因素的实验。因此，预测土壤N循环在未来气候中变化存在局限性。当前专门针对硝化菌群落的多因素研究仍较少，而且大多数研究都集中于广泛的生态系统氮过程对全球变化的响应。基于此，奥地利维也纳大学Andreas Richter课题组在微生物学国际顶级期刊ISME（IF 10.302）上发表了题为“Composition and activity of nitrifier communities in soil are unresponsive to elevated temperature and CO2, but strongly affected by drough”的研究论文，解析了大气CO2浓度升高、气温升高和干旱单独或联合影响草地硝化细菌群落的相对丰度和多样性及其活性 (即总硝化速率) 影响机制。该研究是在人工草地上进行了田间试验，同时测试了大气CO2浓度升高、温度升高和干旱对活性氨氧化细菌 (AOB) 和古细菌 (AOA)、氨氮 (CMX)、硝酸螺旋菌(CMX) 和亚硝酸盐氧化细菌 (NOB) 丰度的影响，以及对总矿化和硝化速率的影响。研究结果表明，氮素转化过程、基因和转录物丰度以及硝化菌群落组成对CO2浓度升高和温度升高的个体效应和交互作用具有显著的抗性。然而，在干旱期间，加工速度提高了，或者至少保持了水平。同时，活性AOB丰度的增加可能是由于NH4+有效性较高所致。AOA和氨氧化微生物硝化螺菌对干旱的响应均呈下降趋势，AOA和NOB的活性群落组成也受到显著影响。综上所述，气候变暖和CO2浓度升高对管理草原的硝化菌群落和土壤生物地球化学变量的影响很小，而干旱有利于AOB并增加硝化速率。这些结果突出了干旱作为全球变化驱动因素对土壤微生物群落结构及其对氮循环的影响的重要性。未来气候条件进一步与干旱相互作用，在没有降低总硝化速率的情况下，对这一类群的多样性和丰富度造成了相反的影响。考虑到硝化菌群落结构向AOB的转变可能导致旱期结束时更高的N2O排放速率，应特别重视了解不同硝化菌对陆地生态系统中单个和组合的全球变化变量的敏感性。