Sedan den industriella revolutionens tillkomst, det globala klimatet har genomgått dramatiska förändringar eftersom mänskliga aktiviteter har fortsatt att stimulera konsumtionen av fossila bränslen, påskynda avskogningstakten och öka efterfrågan på syntetisk ammoniak, därigenom bidra till den ständiga ökningen av utsläppen av växthusgaser och förändringar i atmosfärens kemiska sammansättning. Å ena sidan, globala klimatförändringar har fått glaciärer att smälta, havsnivån stiger och extremt väder inträffar oftare, utgör därmed ett allvarligt hot mot de ekosystem som mänskligt liv är beroende av; å andra sidan, klimatförändringar kan på djupet förändra ekosystemens struktur och funktion, vilket i sin tur kommer att ge ytterligare effekter på klimatförändringarna.

Agro-ekosystem, särskilt risekosystem, stödja basförsörjningen för nästan hälften av världens befolkning. I Kina, ungefär två tredjedelar av befolkningen livnär sig på risekosystem för dess basföda. För att upprätthålla produktiviteten i agro-ekosystemen, det är oumbärligt att en enorm mängd kväve tillförs, främst genom användning av ammoniumbaserade gödselmedel, men ödet för detta kväve under förhöjd atmosfärisk koldioxid (CO ₂ ) är inte väl förstådd. För att lösa detta problem, det är viktigt att forskare får en insiktsfull förståelse för omvandlingen av ammoniumbaserade gödselmedel i rismarker och deras reaktioner på klimatförändringar.

Forskargruppen ledd av professor CHENG Lei från Zhejiang University College of Life Sciences har engagerat sig i relevant forskning om ammonium-kväve i rismarker i klimatförändringsscenarier. Deras forskningsresultat publiceras i tidskriften Vetenskapens framsteg .

I det här arbetet, forskarna har utnyttjat en 15-årig frilufts-CO ₂ anrikningsstudie för att undersöka påverkan av förhöjd CO ₂ om omvandlingen av ammonium-kväve i ett risekosystem där ammonium vanligtvis antas vara stabilt under anaeroba förhållanden. De visar att förhöjd CO ₂ orsakar betydande förluster av ammonium-kväve som är ett resultat av anaerob oxidation av ammonium kopplat till reduktion av järn. I deras studie, de identifierar en ny autotrof medlem av bakterieordningen Burkholderiales som kan använda jord CO ₂ som en kolkälla för att koppla anaerob ammoniumoxidation och järnreduktion.

Dessa fynd ger insikt i de kopplade kretsloppen av kväve och järn i terrestra ekosystem och väcker frågor om förlusten av ammonium-kväve från åkermarker under framtida klimatförändringsscenarier.