工業(yè)革命以來化石燃料燃燒以及農(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(dāng)前開展于北方森林的研究多關(guān)注植物凈初級生產(chǎn)力對氮添加的響應(yīng)，缺乏北方森林土壤異養(yǎng)呼吸碳排放以及生態(tài)系統(tǒng)碳平衡對氮沉降響應(yīng)的長期實驗研究。
　　中國科學(xué)院植物研究所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(yīng)及隨時間的變化。結(jié)果表明，氮添加促進凈初級生產(chǎn)力，其效應(yīng)大小隨氮添加水平下降；土壤異養(yǎng)呼吸碳排放對不同氮添加水平的響應(yīng)是非線性的，低水平氮添加促進，而中氮和高氮添加抑制。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(yīng)大小相當(dāng)，最終導(dǎo)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，該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。綜上，與“氮沉降促進北方森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯”這一傳統(tǒng)觀點不同，該研究發(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(dāng)，意味著背景氮沉降對北方森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯的貢獻微弱。
　　相關(guān)研究成果于10月25日在線發(fā)表在Ecology Letters上。研究工作得到國家基礎(chǔ)科學(xué)中心項目、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目和中科院前沿科學(xué)重點研究項目等的資助。
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　　長期氮添加影響北方森林老齡林生態(tài)系統(tǒng)碳通量的模式圖