中科院華南植物園博士魯顯楷和研究員莫江明，聯(lián)合美國斯坦福大學教授Peter M. Vitousek等人，發(fā)現(xiàn)長期氮沉降可促進熱帶森林捕獲大氣碳，并提出了土壤碳吸存假說。相關(guān)研究近日發(fā)表于美國《國家科學院院刊》。該研究首次提供了過量氮沉降促進熱帶“富氮”森林土壤有機碳積累的直接證據(jù)。
熱帶森林碳吸存在調(diào)節(jié)全球碳循環(huán)和緩和氣候變化中扮演著關(guān)鍵角色。傳統(tǒng)觀點認為自然條件下氮不是植物生長的限制因子，氮輸入增加也不會提升生態(tài)系統(tǒng)固碳能力。然而這種觀點并沒有得到充分驗證，熱帶森林地下生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力也一直被忽略，特別是在氮沉降全球化背景下。
研究人員在鼎湖山“富氮”南亞熱帶成熟林進行了11年的長期模擬氮沉降試驗研究，發(fā)現(xiàn)氮輸入增加了土壤碳庫，氮沉降使土壤碳吸存率提升至約9公斤碳每公斤氮，與溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)相當。研究還發(fā)現(xiàn)，土壤碳吸存增加的關(guān)鍵原因是物理保護作用增強和碳素輸出通量下降。而且，長期氮輸入并沒有改變土壤碳氮比，土壤氮含量與儲存的碳呈正相關(guān)。
為了進一步評估森林生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力，研究人員提出了土壤碳吸存假說。該假說認為，氮沉降促進土壤碳吸存的現(xiàn)象在全球尺度上普遍存在，但是“氮限制”和“富氮”生態(tài)系統(tǒng)的表現(xiàn)機制不同。
在“氮限制”生態(tài)系統(tǒng)，氮沉降增加促進了凈初級生產(chǎn)力，土壤碳吸存增加的主要驅(qū)動因素是地上凋落物量輸入增加和二氧化碳排放通量降低；在“富氮”生態(tài)系統(tǒng)，長期氮沉降沒有影響凈初級生產(chǎn)力，土壤碳吸存增加的主要驅(qū)動因素是降低二氧化碳和可溶性有機碳輸出通量。
專家表示，該假說把氮沉降作為驅(qū)動因子，為發(fā)展和完善陸地系統(tǒng)碳氮耦合循環(huán)模型提供了重要的機理支撐。該研究有望為中國森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力評估和“碳中和”目標實現(xiàn)提供決策基礎。朱漢斌
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