文章题目：A global dataset of gross nitrogen transformation rates across terrestrial ecosystems
发表期刊：《Scientific data》
影响因子：8.9（5年）
在线日期：2024-09
氮转化速率支持对复杂氮循环的定量描述和预测性理解，但测量这些速率成本高昂，研究人员不易获得。在本研究中作者编制了陆地生态系统中矿化、硝化、铵固定、硝酸盐固定和异化硝酸盐还原为铵的总氮转化速率 (GNTR) 数据集。数据提取自 1984 年至 2022 年发表的 331 项研究，涵盖 581 个地点。在全球范围内，1552 个观测值附有标准化的土壤、植被和气候数据（共 49 个变量），可能对 GNTR 的观测变化有所贡献。本研究使用基于机器学习的数据插补来填补部分缺失的 GNTR，从而改善了理论上相关的过程之间的统计关系。该数据集是目前陆地生态系统 GNTR 最全面的概述，是 GNTR 在各种环境条件下的程度和变异性的全球综合。未来的研究可以利用数据集来识别气候、土壤和生态系统类型方面的测量差距，描绘某些生态区域的 GNTR，并帮助验证基于过程的模型。
图1.N 循环的主要过程。生物氮固定在此被描述为向土壤环境供应氮的主要途径，指生物吸收大气中的氮气并将其还原为生物可利用的氨 (NH3，未显示)，氨在土壤水中以铵阳离子 (NH4 +) 的形式高度可溶。矿化是土壤 NH4 + 增加的另一个来源，因为它通过微生物降解将有机结合氮 (Norg) 还原，也称为氨化。硝化是指微生物产生硝酸盐 (NO3 −)，中间体由自养和异养微生物进行。NH4 + 和 Norg 分别是自养和异养途径的底物。在硝化过程中，NH4 + 主要被氧化为亚硝酸盐 (NO2 )，随后被氧化为硝酸盐 (NO3 )，但在较小程度上也会被氧化为一氧化二氮 (N2O)，其中自养途径被认为起着重要作用。由于这些过程同时发生，NH4 + 和 NO3 − 可供植物根部吸收和微生物生物量同化（转化为 Norg），本文称为固定化（分别为 NH4+ 和 NO3 −）。异化 NO3 − 还原为 NH4 + (DNRA) 发生在低氧利用率下，其中 NO3 用作厌氧微生物分解有机物的电子受体（因此，微生物通过 NO3 − 将 NO3 还原为 NH4 +），一般认为这可以维持土壤系统中的生物可利用氮。相反，在反硝化过程中，NO3 − 被微生物还原为气态（N2O、NO 和 N2，具体取决于氧的利用率），这些气态可以逃逸到大气中，从而导致土壤中的氮流失。
图2. 全球范围总氮转化率数据集的站点地图。
图3. 研究标题和摘要的关键词分析结果。分析由 RAKE（快速自动关键词提取）算法执行，该算法用于自然语言处理 (NLP)，是 R“udpipe”包提供的功能。研究标题和摘要是从最终文献选择中收集的，用于本研究的数据提取。将所有文本转换为小写，以保证 NLP 关键词检测的一致性。
图4. 对每个代表性三个过程的总 N 速率范围进行频率计数。
图5. 总 N 率变量的相关矩阵，其值为编译值（左）或估算值（右）。
（1）后台回复“氮转化”免费获取数据。
（2）数据下载链接：https://springernature.figshare.com/articles/dataset/A_global_dataset_of_gross_nitrogen_transformation_rates_across_terrestrial_ecosystems/26886070?file=48910753
