土壌窒素鉱化の率と温度感受性のグローバルな統合：緯度におけるパターンとメカニズム

土壌の純窒素(N)鉱化(Nmin)は、植物の成長に必要な窒素の利用可能性を調節するグローバルなNサイクルにおいて重要なプロセスです。Nminの空間的パターン、その温度感受性(Q10)および調節メカニズムを理解することは、土壌栄養素の管理を改善する上で重要です。本研究では、379件の査読付き科学論文を評価し、NminおよびNminのQ10が異なる生態系と地域間でどのように変化するかをグローバルスケールで探求しました。結果は、Nminが異なる生態系間で有意に変化し、全球平均は2.41 mg N土壌kg-1日-1であることを示しました。さらに、Nminは緯度と高度の増加に伴って有意に減少しました。Q10は異なる生態系で有意に変化し、全球平均は2.21であり、森の土壌で見られた最高値(2.43)から草地の土壌で見られた最低値(1.67)までの範囲でした。また、緯度の増加とともに有意に増加しました。パス解析は、Nminが主に土壌有機炭素(C)の含量、土壌C:N比、粘土含量に影響され、Q10は主に土壌C:N比と土壌pHに影響を受けることを示しました。さらに、土壌N鉱化の活性エネルギー(Ea)は、すべての生態系間で基質品質指数と有意かつ負の相関があることが示され、炭素品質温度仮説がグローバルスケールでの土壌N鉱化に適用可能であることを示唆しています。これらの発見は、地球温暖化シナリオの下で、Nの利用可能性が低緯度地域よりも寒冷地域でより強く増加すると予想されることを支持する実証的証拠を提供しました。これは、高緯度地域での一次生産性の増加に対するN供給の制約を緩和するかもしれません。