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沈陽生態(tài)所在量化我國森林大氣沉降氮固持及其對森林碳匯的貢獻取得重要進展
我國是全球氮沉降速率最高的地區(qū)之一。但長期以來我國森林對大氣氮沉降的截留能力及其對碳匯的貢獻未能得到準確量化，制約了全球變化背景下對我國森林碳氮循環(huán)過程的準確評估。為系統(tǒng)回答這一關鍵科學問題，中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)與穩(wěn)定同位素技術創(chuàng)新團隊整合了我國近二十年來基于生態(tài)系統(tǒng)尺度上15N示蹤技術的生態(tài)系統(tǒng)尺度實驗數據，首次在全國尺度上評估了我國森林的氮截留效率及其對碳匯的貢獻。
研究整合了全國18個森林站點的15N示蹤數據集，涵蓋寒溫帶針葉林、溫帶森林、亞熱帶森林和熱帶森林四種生物群落，以及原始林、次生林和人工林三種演替階段。研究揭示了三個關鍵發(fā)現(xiàn)：(1)我國森林平均可截留約65%的大氣沉降氮，其中近三分之二儲存于土壤中;(2)氮截留效率呈顯著的空間分異，寒溫帶森林氮沉降截留率可達90%，而亞熱帶和熱帶森林因溫暖和濕潤環(huán)境，截留率降至50%–70%;(3)森林演替階段與沉降氮形態(tài)共同調控氮的分配格局。原始林更傾向于將沉降氮儲存于礦質土壤中，而人工林則更多截留于土壤有機層。硝酸鹽更易被植物吸收，而銨鹽則主要保留在土壤有機氮庫中，表明不同氮形態(tài)在遷移性和生物同化途徑存在顯著差異。研究團隊進一步定量評估了氮沉降對我國森林碳匯的貢獻，發(fā)現(xiàn)每千克沉降氮可促進森林固碳7–40 kg碳，其中寒溫帶森林與幼齡人工林的響應最為顯著。在全國尺度上，氮沉降每年可提升我國森林碳匯約0.11 Pg C，約占我國森林總碳匯的20–30%。
該研究首次基于15N示蹤數據在全國尺度上系統(tǒng)揭示了我國森林對大氣氮沉降的截留特征及其碳匯效應，深化了對森林碳氮耦合機制的理解，為我國森林管理與氣候變化減緩策略的制定提供了科學依據。該研究成果以“Drivers of deposited nitrogen retention and its contribution to carbon sequestration inChinese forests”為題于2026年1月31日發(fā)表在Global Change Biology。沈陽生態(tài)所副研究員Geshere Abdisa Gurmesa為第一作者，方運霆研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、中國科學院國際伙伴計劃國際大科學計劃培育專項、遼寧省外國青年人才計劃、中國科學院外國學者研究基金項目支持。
圖1. 全國15N示蹤實驗站點分布(a)、各站點植物與土壤中15N回收率(b和c)。
圖2. 我國森林生態(tài)系統(tǒng)氮沉降碳匯效應(C-N響應)(a)及其隨氮沉降變化的格局(b)。
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