大气氮沉降提高我国毛竹林生态系统固碳能力

最近，由浙江农林大学合作建立的亚热带森林培育国家重点实验室宋教授领导的一项研究成果在《科学进步》杂志上发表。本研究首次系统揭示了大气氮沉降对毛竹林净碳汇效益的影响特征和机理。

据介绍，氮是植物生长所必需的重要元素。由于人类工农业生产活动的快速发展，大气氮沉降量急剧增加，已成为全球环境变化中一个突出的科学问题。科学家预测，未来几十年，热带和亚热带地区将成为世界上大气氮沉降最严重的地区，而中国南部地区已成为世界三大氮沉降中心之一，并呈现进一步加剧的趋势。

大气氮沉降带来的施肥效应不仅可以提高森林生产力，从而增加其固碳能力，还可以刺激/减少土壤温室气体排放，减少/增加土壤碳储量，并部分抵消/加强其固碳效果。它已经成为陆地生态系统反馈和减缓气候变化的决定性因素之一，引起了世界各国科学家的高度关注。

以前的研究主要集中在缺乏氮的温带森林和北方森林。目前还不清楚氮沉降如何影响中国南方普遍缺磷的亚热带森林。此外，这些研究通常只估计氮沉降对地上生物生产力、土壤碳储量或土壤温室通量的一个方面的影响。然而，总的来说，在对这三个方面的影响进行系统整合和分析之后，其碳固存能力对氮沉降的总体响应仍然是一个尚未解决的具有挑战性的问题。

宋说，毛竹分布在中国南方20个省市，面积443万公顷，占全国竹林面积的73%，占世界竹林面积的80%。毛竹茎秆高大，生长速度快。一次造林后，竹笋和竹子可以连续收获几十年，新的竹鞭年复一年发芽，自我更新。它表现出不同于其他森林的独特生长发育特征和碳汇功能。毛竹分布广泛的亚热带地区也是我国大气氮沉降最严重的地区。氮沉降的增加如何影响毛竹生态系统的整体固碳能力仍不清楚。

在国家自然科学基金的资助下，宋亚热带森林培育国家重点实验室与多个单位合作，建立了世界上第一个模拟竹林氮沉降的长期实验平台。通过对2013-2016年模拟氮沉降处理下毛竹生物量、土壤碳库和温室气体排放通量的动态监测，揭示了大气氮沉降对毛竹生态系统生物碳、土壤碳和温室气体(甲烷、氧化亚氮)排放以及净碳汇效应的影响规律。

研究发现，氮沉降可使毛竹林的生物生产力和固碳能力提高23.9%-36.8%。经综合抵消平衡后，土壤碳储量显著减少，氧化亚氮排放量增加19.7%-36.1%，林地甲烷氧化和吸收减少10.3%-29.7%，毛竹林生态系统年固碳能力增加17.8%-29.0%。如果忽略一氧化二氮和甲烷通量排放，氮沉降的碳汇效应将被高估9%-10.1%。在当前大气氮沉降强度下，每公顷毛竹林年净固碳量可增加48.7kg/kg氮沉降量。在此基础上，估计目前中国竹林年平均氮沉降量(按30公斤/公顷计算)每年可固定650万吨碳。

该研究为全面、科学评价全球大气氮沉降碳汇效应和提高全球变化预测模型的准确性提供了关键科学数据，为正确认识全球环境变化背景下毛竹林减缓气候变暖的巨大潜力提供了重要科学依据。

相关论文信息:https://advances.sciencemag.org/content/6/12/eaaw5790