氮沉降調控森林土壤碳排放的格局及機制獲揭示

中科院華南植物園副研究員鄭棉海團隊聯合美國康奈爾大學教授駱亦其等科研人員，研究揭示長期氮沉降調控熱帶森林土壤碳排放的格局及機制。相關研究12月1日發表于《自然地球科學》（Nature Geosciences）。同月5日該期刊再次以研究簡報（Research Briefing）的形式進行了報道。

人類活動所導致的大氣CO2增加已成為當前重要的科學話題并引起了廣泛的政治和社會關注。土壤是陸地生態系統最大的碳庫，至少有一半的土壤有機碳儲存于森林中。熱帶和亞熱帶森林主導全球森林碳循環，它們占據全球森林78%總碳排放和55%總碳吸收。人類活動也導致大氣氮沉降加劇。

氮沉降通過影響植物生長和微生物活性改變森林土壤呼吸及碳排放，但目前學術界關于氮沉降如何影響森林土壤呼吸的認識主要源于短時間尺度的研究。由于氮沉降是個長期的生態環境過程，缺乏長期且連續的研究將無法準確認識氮沉降調控森林土壤碳排放的格局及機制。

研究人員依托我國最早建立的模擬森林氮沉降研究平臺——廣東省鼎湖山國家級自然保護區，發現長期氮沉降對南亞熱帶森林土壤碳排放的影響呈現階段性變化。研究平臺包括3種典型森林類型：季風常綠闊葉林、針闊葉混交林和馬尾松針葉林。9-13年長期氮添加處理后，森林土壤呼吸呈現“無顯著變化-顯著降低-無顯著變化”的三階段格局。相比低、中氮處理，高氮處理縮短了三階段格局的時間。

在整個實驗過程，氮添加累計減少土壤CO2排放總量為6.53-9.06 Mg CO2 ha-1，氮添加減少土壤CO2排放的效率為5.80-13.13 Mg CO2 Mg N-1。研究人員還基于鼎湖山模擬氮沉降樣地測定的849項有關土壤、植物和微生物碳氮循環數據，構建了氮沉降調控熱帶森林土壤碳排放的機理框架。這些結果表明過去許多短期氮添加實驗無法準確反映森林土壤呼吸響應氮沉降的格局。

該研究成果為氮沉降促進熱帶森林土壤碳固持現象提供了重要證據，也為全球氣候變化的預測和生態系統碳中和目標的實現提供新的依據。

上述研究得到國家自然科學基金重點項目、面上項目、中科院青促會項目和中國生態學會青年人才托舉工程項目等資助。鄭棉海副研究員為該論文第一作者，張煒副研究員和莫江明研究員為共同通訊作者。此外，魯顯楷研究員、黃娟副研究員、毛慶功助理研究員、王森浩博士，以及合作者駱亦其教授、葉清研究員和劉菊秀研究員、嶺南師范大學張濤博士也參與該項工作。

相關論文信息：https://www.nature.com/articles/s41561-022-01080-4