中國科學院華南植物園生態中心氮素生物地球化學究團隊的魯顯楷博士和莫江明研究員，聯合美國斯坦福大學教授Peter M. Vitousek等科研人員，通過在鼎湖山南亞(ya) 熱帶森林進行的長期氮沉降試驗研究結合熱帶亞(ya) 熱帶區域氮添加試驗研究的整合分析，研究發現長期氮沉降可促進熱帶森林捕獲大氣碳，並提出了土壤碳吸存假說。相關(guan) 研究近日發表於(yu) 《國家科學院院刊》。

　　熱帶森林碳吸存在調節全球碳循環和緩和氣候變化中扮演著關(guan) 鍵角色。以往關(guan) 於(yu) 森林碳吸存的研究主要集中在中高緯度的溫帶和北方地區，該區域森林生態係統生產(chan) 力通常受氮限製，氮沉降增加促進生態係統碳吸存。相反，熱帶森林生態係統具有開放式氮循環，傳(chuan) 統觀點認為(wei) 自然條件下氮不是植物生長的限製因子，氮輸入增加也不會(hui) 提升生態係統固碳能力。然而這種觀點並沒有得到充分驗證，熱帶森林地下生態係統固碳潛力也一直被忽略，特別是在氮沉降全球化背景下。

　　研究人員通過在鼎湖山“富氮”的南亞(ya) 熱帶成熟林進行11年的長期模擬氮沉降試驗研究，發現氮輸入顯著促進了土壤碳庫，氮沉降促進的土壤碳吸存率約9公斤碳每公斤氮（kg C kg-1 N），與(yu) 溫帶森林生態係統的相當。進一步研究還發現，土壤碳吸存增加的關(guan) 鍵原因是物理保護作用增強（如增加重組碳含量）和碳素輸出通量下降。

　　有趣的是，長期氮輸入並沒有改變土壤碳氮比，土壤氮含量與(yu) 儲(chu) 存的碳呈正相關(guan) 。該發現得到了熱帶亞(ya) 熱帶區域野外氮添加試驗研究的進一步驗證，表明氮沉降促進熱帶森林碳吸存的觀點具有普適性。

　　為(wei) 了進一步評估森林生態係統固碳潛力，研究人員基於(yu) 目前研究進展提出了土壤碳吸存假說。該假說認為(wei) ，氮沉降促進土壤碳吸存的現象在全球尺度上普遍存在，但是“氮限製”和“富氮”生態係統的表現機製不同。

　　在“氮限製”生態係統，氮沉降增加促進了淨初級生產(chan) 力（NPP），土壤碳吸存增加的主要驅動因素是地上凋落物量輸入增加和CO2排放通量降低；在“富氮”生態係統，長期氮沉降沒有影響到淨初級生產(chan) 力，土壤碳吸存增加的主要驅動因素是降低CO2和可溶性有機碳（DOC）輸出通量。盡管氮沉降驅動的兩(liang) 大生態係統碳流通過程有差異，但是在土壤有機碳積累的格局上表現一致，尤其是增加了不活躍碳庫的比重。

　　該假說把氮沉降作為(wei) 驅動因子，為(wei) 發展和完善陸地係統碳氮耦合循環模型提供了重要的機理支撐。此外，值得注意的是，土壤碳吸存的增加，並不是向大氣增加活性氮排放的理由，因為(wei) 人類對全球氮循環的幹擾已超出了可控範圍。該研究首次提供了過量氮沉降促進熱帶“富氮”森林土壤有機碳積累的直接證據。

　　該研究的開展有望為(wei) 中國森林生態係統碳匯潛力評估和“碳中和”目標實現提供重要的決(jue) 策基礎。

　　相關(guan) 論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2020790118

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