沈陽生態(tài)所量化大氣氮沉降在全球森林中的去向及其對森林碳匯的貢獻(xiàn)取得重要進(jìn)展
? 人類活動導(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,氮沉降對森林碳匯影響的大小仍存在很大爭議。氮沉降對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估氮沉降對森林碳匯影響的關(guān)鍵。目前,國際上雖已有較多的森林15N示蹤研究,但多數(shù)實(shí)驗(yàn)尺度小時間短,而且對于不同形態(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,大大增加了評估氮沉降對森林碳匯貢獻(xiàn)的不確定性。氮沉降對森林碳匯貢獻(xiàn)的不確定性一定程度上限制了對全球未來氣候變化的預(yù)測。?
? 針對這一問題,中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所方運(yùn)霆研究員團(tuán)隊(duì)建立了中國森林生態(tài)系統(tǒng)15N示蹤網(wǎng)絡(luò),由15個站點(diǎn)20個森林組成。基于該網(wǎng)絡(luò)中9個15N成對標(biāo)記站點(diǎn)和歐美4個成對15N示蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國北京大學(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、中國林科院熱帶林業(yè)研究所、法國氣候與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、英國利茲大學(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)一步評估了全球氮沉降在全球森林的分配及其對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我國乃至全球森林生態(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。?
? 該研究結(jié)果以“Retention of deposited ammonium and nitrate and its impact on the global forest carbon sinks”為題于2022年2月15日發(fā)表在Nature Communications(IF=14.919)。沈陽生態(tài)所方運(yùn)霆研究員與北京大學(xué)彭書時研究員為共同通訊作者,沈陽生態(tài)所特別研究助理Geshere A. Gurmesa和副研究員王盎為共同第一作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、盧嘉錫國際團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、大氣重污染成因與治理攻關(guān)項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金資助。?

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