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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(xiàn)未能得到準(zhǔn)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(zhǔn)確評估。為系統(tǒng)回答這一關(guān)鍵科學(xué)問題，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)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(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)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(shù)的生態(tài)系統(tǒng)尺度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，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(xiàn)。

研究整合了全國18個森林站點(diǎn)的15N示蹤數(shù)據(jù)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(guān)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(dá)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(diào)控氮的分配格局。原始林更傾向于將沉降氮儲存于礦質(zhì)土壤中，而人工林則更多截留于土壤有機(jī)層。硝酸鹽更易被植物吸收，而銨鹽則主要保留在土壤有機(jī)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(tuán)隊(duì)進(jìn)一步定量評估了氮沉降對我國森林碳匯的貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)每千克沉降氮可促進(jìn)森林固碳7–40 kg碳，其中寒溫帶森林與幼齡人工林的響應(yīng)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(shù)據(jù)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(yīng)，深化了對森林碳氮耦合機(jī)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(xué)依據(jù)。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(yùn)霆研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院國際伙伴計劃國際大科學(xué)計劃培育專項(xiàng)、遼寧省外國青年人才計劃、中國科學(xué)院外國學(xué)者研究基金項(xiàng)目支持。

圖1. 全國15N示蹤實(shí)驗(yàn)站點(diǎn)分布(a)、各站點(diǎn)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(yīng)(C-N響應(yīng))(a)及其隨氮沉降變化的格局(b)。