近日，中國科學院院士方精云、中科院植物研究所副研究員沈海花等與合作者揭示了長期氮添加對北方森林老齡林碳循環(huán)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，低水平氮添加對北方森林生態(tài)系統(tǒng)碳輸入和碳輸出過程的影響相當。相關研究成果發(fā)表于《生態(tài)學快報》。
工業(yè)革命以來，化石燃料燃燒和農(nóng)業(yè)化肥施用導致大氣氮沉降增加，而北方森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)氮限制最為強烈的生態(tài)系統(tǒng)，因此，氮沉降對北方森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)具有重要影響。
生態(tài)系統(tǒng)碳平衡取決于凈初級生產(chǎn)力和異養(yǎng)呼吸碳排放之間的平衡，但當前開展于北方森林的研究中，多關注植物凈初級生產(chǎn)力對氮添加的響應，缺乏長期實驗研究土壤異養(yǎng)呼吸碳排放以及生態(tài)系統(tǒng)碳平衡對氮沉降的響應。
為此，研究團隊借助長期野外控制實驗平臺，基于2012-2020年間的樹木生長和土壤異養(yǎng)呼吸連續(xù)觀測數(shù)據(jù)，研究了北方森林老齡林生態(tài)系統(tǒng)碳通量對不同氮添加水平的響應及隨時間的變化。
研究表明，氮添加促進凈初級生產(chǎn)力，其效應大小隨氮添加水平下降;土壤異養(yǎng)呼吸碳排放對不同氮添加水平的響應是非線性的，低水平氮添加有促進作用，而中氮和高氮添加會起到抑制作用。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，低水平氮添加對凈初級生產(chǎn)力和土壤異養(yǎng)呼吸碳排放的效應大小相當，最終導致低水平氮添加對凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力沒有影響，而中氮和高氮添加促進生態(tài)系統(tǒng)碳匯。此外，研究還揭示了低水平氮添加處理對生態(tài)系統(tǒng)碳通量的影響隨時間呈非線性變化。
值得一提的是，與“氮沉降促進北方森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯”的傳統(tǒng)觀點不同，研究結(jié)果表明，背景氮沉降對北方森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯的貢獻是微弱的。
該研究得到了國家自然科學基金委員會基礎科學中心項目、國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目和中國科學院前沿科學重點研究項目等的資助。(田瑞穎)
關鍵詞： 長期氮添加 北方森林老齡林碳循環(huán) 低水平氮添加
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