大气氮沉降提高我国毛竹林生态系统固碳能力

近日，由浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室教授宋新章领衔的一项研究成果发表在《科学进展》杂志上。该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作用机制。

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造成的大气氮沉降量激增，已成为全球环境变化中突出的科学问题，科学家预测今后几十年内热带亚热带地区将成为全球大气氮沉降最严重的区域，而我国南方地区已成为世界三大氮沉降中心之一，并呈现出进一步加重的趋势。

大气氮沉降带来的施肥效应，既可提高森林的生产力进而增加其固碳能力，又可激发/减少土壤温室气体排放，降低/增加土壤碳储量，部分抵消/加强其固碳效应，已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，受到全球科学家的高度关注。

此前相关研究，主要集中在氮缺乏的温带森林和北方森林，对于氮沉降如何影响普遍磷缺乏的我国南方亚热带森林仍不清楚。而且，这些研究通常只单独估算氮沉降对地上生物生产力、土壤碳储量或土壤温室通量中某一方面的影响，但实际上生态系统作为一个整体，系统整合分析这三方面的影响进行抵消平衡作用后其固碳能力对氮沉降的整体响应如何，仍是悬而未决和具有挑战性的难题。

宋新章说，毛竹在我国南方20个省市均有分布，面积达443万公顷，占全国竹林面积的73%，世界毛竹林面积的80%。毛竹秆形高大，生长快速，一次造林后可数十年连续收获竹笋和竹材、年年萌发新竹新鞭自我更新，表现出与其他森林迥异的独特生长发育特征和碳汇功能。毛竹广泛分布的亚热带区域也是我国大气氮沉降最严重的地区，日益增强的氮沉降如何影响毛竹林生态系统整体的固碳能力仍不得而知。

在国家自然科学基金项目资助下，宋新章所在的亚热带森林培育国家重点实验室与多家单位合作，依托团队搭建的国际上首个竹林野外模拟氮沉降长期实验平台，通过对2013-2016年模拟氮沉降处理下毛竹林生物量、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林生态系统生物碳、土壤碳与温室气体(甲烷、氧化亚氮)排放的影响规律及净碳汇效应。

研究发现，氮沉降可使毛竹林的生物生产力和固碳能力增加23.9%-36.8%；显著降低了土壤碳储量，使氧化亚氮排放增加了19.7%-36.1%，使林地对甲烷的氧化吸收减少了10.3%-29.7%，综合抵消平衡后可使毛竹林生态系统的年固碳能力增加17.8%-29.0%。如果忽略氧化亚氮和甲烷通量排放，将高估氮沉降的碳汇效应9%-10.1%。当前大气氮沉降强度下，每公斤氮沉降可使每公顷毛竹林的年净固碳能力增加48.7千克。据此估计，当前的年均氮沉降（按每公顷30千克计算）可使我国毛竹林每年多固定650万吨碳。

该研究为全面科学评估全球大气氮沉降的碳汇效应、提升全球变化预测模型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在减缓气候变暖中的巨大潜力提供了重要科学依据。