近日，中國(guó)科學(xué)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(zhǎng)期氮添加對(duì)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(duì)北方森林生態(tài)系統(tǒng)碳輸入和碳輸出過(guò)程的影響相當(dāng)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《生態(tài)學(xué)快報(bào)》。
工業(yè)革命以來(lái)，化石燃料燃燒和農(nóng)業(yè)化肥施用導(dǎo)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(qiáng)烈的生態(tài)系統(tǒng)，因此，氮沉降對(duì)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(jí)生產(chǎn)力和異養(yǎng)呼吸碳排放之間的平衡，但當(dāng)前開(kāi)展于北方森林的研究中，多關(guān)注植物凈初級(jí)生產(chǎn)力對(duì)氮添加的響應(yīng)，缺乏長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)研究土壤異養(yǎng)呼吸碳排放以及生態(tài)系統(tǒng)碳平衡對(duì)氮沉降的響應(yīng)。
為此，研究團(tuán)隊(duì)借助長(zhǎng)期野外控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，基于2012-2020年間的樹(shù)木生長(zhǎng)和土壤異養(yǎng)呼吸連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，研究了北方森林老齡林生態(tài)系統(tǒng)碳通量對(duì)不同氮添加水平的響應(yīng)及隨時(shí)間的變化。
研究表明，氮添加促進(jìn)凈初級(jí)生產(chǎn)力，其效應(yīng)大小隨氮添加水平下降;土壤異養(yǎng)呼吸碳排放對(duì)不同氮添加水平的響應(yīng)是非線性的，低水平氮添加有促進(jìn)作用，而中氮和高氮添加會(huì)起到抑制作用。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，低水平氮添加對(duì)凈初級(jí)生產(chǎn)力和土壤異養(yǎng)呼吸碳排放的效應(yīng)大小相當(dāng)，最終導(dǎo)致低水平氮添加對(duì)凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力沒(méi)有影響，而中氮和高氮添加促進(jìn)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(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳通量的影響隨時(shí)間呈非線性變化。
值得一提的是，與“氮沉降促進(jìn)北方森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯”的傳統(tǒng)觀點(diǎn)不同，研究結(jié)果表明，背景氮沉降對(duì)北方森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯的貢獻(xiàn)是微弱的。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目等的資助。(田瑞穎)
關(guān)鍵詞： 長(zhǎng)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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