GCB | 水保所在氮沉降调控土壤碳库及温室气体研究中获新进展

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氮（N）是生态系统养分循环中最为重要的元素之一，对陆地生态系统具有重要的影响。许多陆地生态系统生长由于受N限制，导致生产力和稳定性下降，而N沉降通常通过促进植物生产力来提高土壤碳储量。但是，也有研究认为N沉降不能促进碳固定，或对土壤碳固定影响不大。然而，这种不确定性与研究区域的气候、生态系统类型、研究时空尺度均有关系。因此，尽管这一问题受到众多学者的关注，但关于N沉降能否增加陆地生态系统土壤碳库仍没有明确的定论。

针对N沉降这一全球性的问题，中科院水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室邓蕾研究员（第一作者），基于全球275个样点的实测数据，计算出陆地生态系统各土地利用类型的N沉降对土壤碳库和温室气体排放的影响因子（每年每公顷每千克N沉降所带来的固碳或温室气体排放效应），在此基础上，结合最新的全球N沉降分布数据、土地利用分布图、气象数据与IPCC公布的温室气体增温潜能（Global Waring Potential，GWP，百年水平），定量评估了全球尺度下氮沉降对陆地生态系统土壤碳库和温室气体排放的响应，量化了气候、生态系统类型、N沉降量与沉降类型、N施用周期对土壤碳库和温室气体排放的贡献，并指出了研究中仍然存在的问题和未来需要开展工作。 

　　结果表明，在富N条件下，土壤有机碳含量、土壤CO2、CH4和N2O分别平均增加了 3.7%、0.3%、24.3%和91.3%。氮沉降增加了全球土壤碳库存，全球尺度的N沉降使得全球陆地生态系统土壤碳储量年均增加1.73 Pg。N沉降总体上增加了全球土壤温室气体排放，但受生态类型影响，全球尺度上N沉降使得陆地生态系统土壤CO₂、CH₄和N₂O年均排放3.13 Pg C、0.08 Pg C和 0.01 Pg N。N沉降总体上增加了全球土壤温室气体排放的增温潜势，N沉降促进了农田和湿地土壤温室气体对全球变暖的作用，但N沉降能够增加森林和草地应对全球变暖的能力，定量估算出N沉降对全球土壤的综合增温潜势为10.20 Pg CO₂ yr^-1，并认为土壤碳库和温室气体排放受气候区域、植被类型和N沉降特征的共同影响。该研究指出，未来的研究需加强多气候因子、多生态类型、多时间尺度以及N沉降对自然生态系统影响的长期监测和预测。

图1. 用于全球整合分析的采样点分布

图2 氮富集(沉降)减缓全球变暖的机制

该研究以“Soil GHG fluxes are altered by N deposition: New data indicate lower N stimulation of the N₂O flux and greater stimulation of the calculated C pools” 为题发表于国际著名期刊Global Change Biology  (IF=10.863) 上。中科院水土保持研究所邓蕾研究员为论文第一作者，魁北克大学彭长辉教授为通讯作者。本课题受到国家自然科学基金、陕西省“青年人才专项” 支持计划资助项目、陕西省 “青年科技之星” 创新人才提升计划等的资助。

原文链接 ↓

https://doi.org/10.1111/gcb.14970

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