人類活動(dòng)導(dǎo)致全球大氣氮沉降量增加,進(jìn)而影響森林生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)。氮沉降能夠提升森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯,緩解全球氣候變暖,然而,氮沉降對(duì)森林碳匯影響的大小仍存在很大爭(zhēng)議。氮沉降對(duì)森林碳匯的影響主要取決于沉降氮的去向,即沉降氮是被植物利用還是被土壤固持或是以淋溶和氣體方式損失。不同形態(tài)沉降氮在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的去向也存在一定差異。因此,在氮沉降增加的背景下,準(zhǔn)確量化不同形態(tài)沉降氮在森林中的去向和分配是評(píng)估氮沉降對(duì)森林碳匯影響的關(guān)鍵。目前,國(guó)際上雖已有較多的森林15N示蹤研究,但多數(shù)實(shí)驗(yàn)尺度小時(shí)間短,而且對(duì)于不同形態(tài)沉降氮在不同類型森林中的去向及截留機(jī)制尚不清楚。另外,全球氮沉降總量及其形態(tài)也存在較大的空間變異性,大大增加了評(píng)估氮沉降對(duì)森林碳匯貢獻(xiàn)的不確定性。氮沉降對(duì)森林碳匯貢獻(xiàn)的不確定性一定程度上限制了對(duì)全球未來氣候變化的預(yù)測(cè)。
針對(duì)這一問題,中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所方運(yùn)霆研究員團(tuán)隊(duì)建立了中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)15N示蹤網(wǎng)絡(luò),由15個(gè)站點(diǎn)20個(gè)森林組成?;谠摼W(wǎng)絡(luò)中9個(gè)15N成對(duì)標(biāo)記站點(diǎn)和歐美4個(gè)成對(duì)15N示蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)北京大學(xué)、清華大學(xué)、東北師范大學(xué)、北京師范大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、河南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所、西雙版納熱帶植物園、植物研究所、中國(guó)林科院熱帶林業(yè)研究所、法國(guó)氣候與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、英國(guó)利茲大學(xué)、丹麥哥本哈根大學(xué)、荷蘭瓦戈寧根大學(xué)、美國(guó)密歇根大學(xué)、新罕布什爾大學(xué)、紐約州立大學(xué)賓漢姆頓分校、日本京都大學(xué)等多家單位,首次量化了不同形態(tài)沉降氮在不同類型森林生態(tài)系統(tǒng)中的去向及其對(duì)全球森林碳匯的貢獻(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)70%左右的氮沉降被森林生態(tài)系統(tǒng)截留,而且森林生態(tài)系統(tǒng)(植物+土壤)對(duì)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的總截留效率相近。但植物吸收更多硝態(tài)氮,表明森林植物可能偏好利用硝態(tài)氮(圖1)。該研究利用沉降氮去向和分配的研究結(jié)果進(jìn)一步評(píng)估了全球氮沉降在全球森林的分配及其對(duì)森林碳匯功能的貢獻(xiàn)與空間格局,發(fā)現(xiàn)全球每年的氮沉降能增加森林碳匯0.72 Pg C yr-1,占全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的20%左右,高于以往的研究結(jié)果(圖2),說明過去的研究很可能低估了氮沉降對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的貢獻(xiàn)。
該研究量化了不同形態(tài)沉降氮在不同類型森林中的去向,有助于提高氮沉降對(duì)我國(guó)乃至全球森林生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)影響的理解。該研究成果也證明氮沉降是森林碳匯的重要貢獻(xiàn)因子。






