大氣氮沉降提高我國毛竹林生態系統固碳能力

近日，由浙江農林大學省部共建亞熱帶森林培育國家重點實驗室教授宋新章領銜的一項研究成果發表在《科學進展》雜志上。該研究首次系統揭示了大氣氮沉降對毛竹林凈碳匯效益的影響特征和作用機制。

據介紹，氮是植物生長所必需的重要元素。由于人類工農業生產活動的快速發展造成的大氣氮沉降量激增，已成為全球環境變化中突出的科學問題，科學家預測今后幾十年內熱帶亞熱帶地區將成為全球大氣氮沉降最嚴重的區域，而我國南方地區已成為世界三大氮沉降中心之一，并呈現出進一步加重的趨勢。

大氣氮沉降帶來的施肥效應，既可提高森林的生產力進而增加其固碳能力，又可激發/減少土壤溫室氣體排放，降低/增加土壤碳儲量，部分抵消/加強其固碳效應，已成為陸地生態系統反饋和減緩氣候變化的決定性因素之一，受到全球科學家的高度關注。

此前相關研究，主要集中在氮缺乏的溫帶森林和北方森林，對于氮沉降如何影響普遍磷缺乏的我國南方亞熱帶森林仍不清楚。而且，這些研究通常只單獨估算氮沉降對地上生物生產力、土壤碳儲量或土壤溫室通量中某一方面的影響，但實際上生態系統作為一個整體，系統整合分析這三方面的影響進行抵消平衡作用后其固碳能力對氮沉降的整體響應如何，仍是懸而未決和具有挑戰性的難題。

宋新章說，毛竹在我國南方20個省市均有分布，面積達443萬公頃，占全國竹林面積的73%，世界毛竹林面積的80%。毛竹稈形高大，生長快速，一次造林后可數十年連續收獲竹筍和竹材、年年萌發新竹新鞭自我更新，表現出與其他森林迥異的獨特生長發育特征和碳匯功能。毛竹廣泛分布的亞熱帶區域也是我國大氣氮沉降最嚴重的地區，日益增強的氮沉降如何影響毛竹林生態系統整體的固碳能力仍不得而知。

在國家自然科學基金項目資助下，宋新章所在的亞熱帶森林培育國家重點實驗室與多家單位合作，依托團隊搭建的國際上首個竹林野外模擬氮沉降長期實驗平臺，通過對2013-2016年模擬氮沉降處理下毛竹林生物量、土壤碳庫和溫室氣體排放通量的動態監測，揭示了大氣氮沉降對毛竹林生態系統生物碳、土壤碳與溫室氣體(甲烷、氧化亞氮)排放的影響規律及凈碳匯效應。

研究發現，氮沉降可使毛竹林的生物生產力和固碳能力增加23.9%-36.8%；顯著降低了土壤碳儲量，使氧化亞氮排放增加了19.7%-36.1%，使林地對甲烷的氧化吸收減少了10.3%-29.7%，綜合抵消平衡后可使毛竹林生態系統的年固碳能力增加17.8%-29.0%。如果忽略氧化亞氮和甲烷通量排放，將高估氮沉降的碳匯效應9%-10.1%。當前大氣氮沉降強度下，每公斤氮沉降可使每公頃毛竹林的年凈固碳能力增加48.7千克。據此估計，當前的年均氮沉降（按每公頃30千克計算）可使我國毛竹林每年多固定650萬噸碳。

該研究為全面科學評估全球大氣氮沉降的碳匯效應、提升全球變化預測模型準確性提供了關鍵科學數據，為正確認識全球環境變化背景下毛竹林在減緩氣候變暖中的巨大潛力提供了重要科學依據。