旱区（干旱、半干旱和干燥半湿润生态系统)支撑着地球上最大的生物群区(biome)，覆盖了地球陆地表面的41%，养活了全球总人口的38%以上。气候变化导致了全球旱区气温升高和降水格局的改变，进而增强了干旱胁迫，对生态系统功能产生了不利的影响。除了水分外，N是影响旱区生态系统初级生产力和有机质分解的重要限制因子。由于水分有效性和温度是其土壤氮矿化、反硝化和微生物活性的关键驱动因素，了解气候变化对N循环的影响对于在旱区制定有效的管理和缓解行动尤为重要。温度和降水的变化可能通过改变元素的生物地球化学循环来影响生态系统的功能。生物土壤结皮(BSC)在旱区生态系统过程中，尤其是在碳(C)和氮(N)循环中发挥着重要的作用。   

由于BSC可以通过固氮和光合作用向干旱生态系统引入额外的氮(N)和碳(C)，在气候变化背景下，BSC对维持旱区土壤氮的有效性至关重要。尽管BSC是旱区氮的主要贡献者，但尚不清楚其固氮酶活性(NA)对气候变化导致的长时间变暖和降水减少如何做出反应。为了弥补这一重要的知识差距，沙坡头研究团队在腾格里沙漠东南缘通过增温减水模拟气候变化特征，以BSC为对象，研究了增温和降水波动对其固氮能力的影响。利用两组OTC（开顶式气室（Open Top Chamber））模拟了研究区所预测的气候变化特征，在长达14年的实验中，采用乙炔还原法测定了以蓝藻和藓类为优势的BSC的NA。

研究表明，在蓝藻占优势的BSC中，0.5℃的增温加上降水的减少(0.5 W-RP)增加了NA，而1.5℃的增温加上降水的减少(1.5 W-RP)降低了NA和BSC-土壤全氮含量；在两种增温(0.5 W-RP和1.5 W-RP)情景下，蓝藻占主导的BSC中nifh基因的丰度增加。两种增温均促进藓类为优势BSC的NA，同时降低nifh基因的丰度。但是在两种增温情景下，蓝藻和藓类为优势的BSC的N库均没有增加。这一研究对深入理解旱区N循环对气候变化的响应提供了重要的依据。

该研究以Biocrust nitrogenase activity responses to warming and increased drought in arid desert regions为题发表在国际知名土壤学刊物Geoderma (2022. 428:116184)，博士研究生漆婧华为论文第一作者，李新荣研究员为通讯作者。

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