科学视点

研究发现氮沉降促进热带森林捕获大气碳

  中科院华南植物园博士鲁显楷和研究员莫江明,联合美国斯坦福大学教授Peter M. Vitousek等人,发现长期氮沉降可促进热带森林捕获大气碳,并提出了土壤碳吸存假说。相关研究近日发表于美国《国家科学院院刊》。该研究首次提供了过量氮沉降促进热带“富氮”森林土壤有机碳积累的直接证据。

  热带森林碳吸存在调节全球碳循环和缓和气候变化中扮演着关键角色。传统观点认为自然条件下氮不是植物生长的限制因子,氮输入增加也不会提升生态系统固碳能力。然而这种观点并没有得到充分验证,热带森林地下生态系统固碳潜力也一直被忽略,特别是在氮沉降全球化背景下。

  研究人员在鼎湖山“富氮”南亚热带成熟林进行了11年的长期模拟氮沉降试验研究,发现氮输入增加了土壤碳库,氮沉降使土壤碳吸存率提升至约9公斤碳每公斤氮,与温带森林生态系统相当。研究还发现,土壤碳吸存增加的关键原因是物理保护作用增强和碳素输出通量下降。而且,长期氮输入并没有改变土壤碳氮比,土壤氮含量与储存的碳呈正相关。

  为了进一步评估森林生态系统固碳潜力,研究人员提出了土壤碳吸存假说。该假说认为,氮沉降促进土壤碳吸存的现象在全球尺度上普遍存在,但是“氮限制”和“富氮”生态系统的表现机制不同。

  在“氮限制”生态系统,氮沉降增加促进了净初级生产力,土壤碳吸存增加的主要驱动因素是地上凋落物量输入增加和二氧化碳排放通量降低;在“富氮”生态系统,长期氮沉降没有影响净初级生产力,土壤碳吸存增加的主要驱动因素是降低二氧化碳和可溶性有机碳输出通量。

  专家表示,该假说把氮沉降作为驱动因子,为发展和完善陆地系统碳氮耦合循环模型提供了重要的机理支撑。该研究有望为中国森林生态系统碳汇潜力评估和“碳中和”目标实现提供决策基础。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1073/pnas.2020790118


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