近日，中國科學院院士方精雲、中科院植物研究所副研究員瀋海花等與合作者揭示了長期氮新增對北方森林老齡林碳迴圈的影響。研究發現，低水平氮新增對北方森林生態系統碳輸入和碳輸出過程的影響相當。相關研究成果發表於《生態學快報》。
工業革命以來，化石燃料燃燒和農業化肥施用導致大氣氮沉降增加，而北方森林是陸地生態系統氮限制最為強烈的生態系統，因此，氮沉降對北方森林生態系統碳迴圈具有重要影響。
生態系統碳平衡取決於淨初級生產力和異養呼吸碳排放之間的平衡，但當前開展於北方森林的研究中，多關注植物淨初級生產力對氮新增的響應，缺乏長期實驗研究土壤異養呼吸碳排放以及生態系統碳平衡對氮沉降的響應。
為此，研究團隊藉助長期野外控制實驗平臺，基於2012-2020年間的樹木生長和土壤異養呼吸連續觀測資料，研究了北方森林老齡林生態系統碳通量對不同氮新增水平的響應及隨時間的變化。
研究表明，氮新增促進淨初級生產力，其效應大小隨氮新增水平下降；土壤異養呼吸碳排放對不同氮新增水平的響應是非線性的，低水平氮新增有促進作用，而中氮和高氮新增會起到抑制作用。
研究人員還發現，低水平氮新增對淨初級生產力和土壤異養呼吸碳排放的效應大小相當，最終導致低水平氮新增對淨生態系統生產力沒有影響，而中氮和高氮新增促進生態系統碳匯。此外，研究還揭示了低水平氮新增處理對生態系統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系統碳匯”的傳統觀點不同，研究結果表明，背景氮沉降對北方森林生態系統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專案、國家重點基礎研究發展規劃專案和中國科學院前沿科學重點研究專案等的資助。（田瑞穎）
