近幾十年來(lái)，人為活動(dòng)導(dǎo)致的大氣氮沉降持續(xù)增加，深刻影響著森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和碳匯功能。氮素是限制森林初級(jí)生產(chǎn)力的關(guān)鍵元素之一。增加氮素輸入可以刺激森林生產(chǎn)力及其生物量中的碳(C)固存，但這種影響的程度和全球重要性仍然還未得到系統(tǒng)評(píng)估。

中國(guó)科學(xué)院華南植物園鼎湖山站博士后陳國(guó)茵、胡苑柳等科研人員，通過(guò)整合全球范圍內(nèi)的123項(xiàng)氮添加實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(涵蓋71個(gè)樹(shù)種，189組觀測(cè))，深入探究了不同樹(shù)種的生物量碳固存對(duì)氮添加的響應(yīng)規(guī)律。同時(shí)，采用單位氮添加引起的樹(shù)木生物量碳增益(CperN)這一指標(biāo)，以更準(zhǔn)確地量化氮沉降的碳匯效應(yīng)，并利用全球菌根樹(shù)木分布圖估算了菌根類型調(diào)控下的全球樹(shù)木碳固存潛力。

研究發(fā)現(xiàn)：(1)緯度是調(diào)控樹(shù)木生物量CperN的關(guān)鍵環(huán)境因子，CperN隨緯度升高而增加，表明高緯度氮限制生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氮添加的響應(yīng)更敏感;(2)菌根類型是導(dǎo)致樹(shù)木響應(yīng)差異的最重要生物學(xué)因子，AM樹(shù)木的CperN平均約為ECM樹(shù)木的6倍(17.2 vs. 2.9 kg C kg N?1)，這源于兩者截然不同的氮獲取策略：ECM樹(shù)木及其真菌能直接利用有機(jī)氮，策略保守;而AM樹(shù)木更依賴無(wú)機(jī)氮，因此能從氮添加中獲得更大生長(zhǎng)收益。研究進(jìn)一步估算表明，若忽略菌根類型的差異，全球尺度上氮沉降的樹(shù)木碳固存總量將被高估12%(約9.8 Tg C yr?1)，在溫帶森林中甚至?xí)桓吖?7%。這種高估主要源于ECM樹(shù)種在溫帶森林中占主導(dǎo)地位但其CperN相對(duì)較低。研究強(qiáng)調(diào)，未來(lái)的全球生物地球化學(xué)模型必須充分考慮菌根類型的分布及其功能差異，才能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)氮沉降背景下森林碳匯的變化趨勢(shì)。

相關(guān)研究成果以“Tree-mycorrhizal types differ in their biomass response to nitrogen addition”為題近日在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Soil Biology and Biochemistry(《土壤生物學(xué)與生物化學(xué)》)(IF=10.2)上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園鼎湖山站博士后陳國(guó)茵為論文第一作者，鼎湖山站博士后胡苑柳與廣東省科學(xué)院廣州地理所吳建平副研究員為共同第一作者，鄧琦研究員為論文通訊作者。

圖1. 氮沉降對(duì)植物生物量CperN影響因子的重要性

圖2. 氮沉降下植物生物量CperN在同樹(shù)種類型和生態(tài)系統(tǒng)的差異