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植物所科研人員揭示長期氮添加對北方森林老齡林碳循環的影響

  工業革命以來化石燃料燃燒以及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循環具有重要影響。生態系統碳平衡取決于凈初級生產力和異養呼吸碳排放之間的平衡,但當前開展于北方森林的研究多關注植物凈初級生產力對氮添加的響應,缺乏長期實驗研究北方森林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。

  中科院植物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呼吸連續觀測數據,研究了北方森林老齡林生態系統碳通量對不同氮添加水平的響應及隨時間的變化。結果表明,氮添加促進凈初級生產力,其效應大小隨氮添加水平下降;土壤異養呼吸碳排放對不同氮添加水平的響應是非線性的,低水平氮添加促進而中氮和高氮添加抑制。低水平氮添加對凈初級生產力和土壤異養呼吸碳排放的效應大小相當,最終導致低水平氮添加對凈生態系統生產力沒有影響,而中氮和高氮添加促進生態系統碳匯。此外,本研究還揭示了低水平氮添加處理對生態系統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系統碳匯”這一傳統觀點不同,本研究發現低水平氮添加對北方森林生態系統碳輸入和碳輸出過程的影響相當,意味著背景氮沉降對北方森林生態系統碳匯的貢獻是微弱的。 

  該研究成果于2021年10月25日在線發表于國際學術期刊Ecology Letters上。植物所博士后邢愛軍和北京師范大學杜恩在副教授為該論文共同第一作者,方精云院士和沈海花副研究員為通訊作者。該研究得到了基金委基礎科學中心項目、國家重點基礎研究發展規劃項目和中國科學院前沿科學重點研究項目等項目的資助。 

  文章鏈接:https://doi.org/10.1111/ele.13906 

  (植被生態實驗室供稿)

長期氮添加影響北方森林老齡林生態系統碳通量的模式圖

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