传统观点通常将冬季视为生态系统生物地球化学活动的微弱期，认为植物生长基本停止、土壤微生物代谢显著降低，氮循环过程因此受到较大限制。这一认知导致冬季氮循环的生态功能长期被忽视。然而，近年研究逐步揭示，在季节性积雪覆盖之下，耐寒微生物可持续驱动氮矿化、硝化和固持过程，逐步累积成可观的“隐蔽氮库”；与此同时，木本植物在冬季也能吸收并储存氮素，既用于合成渗透保护物质以抵御冻害，也为春季返青储备“启动氮”。春季融雪时，这一氮库以集中的脉冲形式释放，与植物体内储存的氮共同发挥作用，可满足生长季初期植物15%—38%的氮需求。
基于上述证据，中国科学院植物研究所北方草地生态学与可持续发展研究团队发表综述提出“冬季氮泵”概念框架，将冬季生物地球化学过程与生长季植被生产力相耦合，形成生态系统氮循环的上游前置调控路径。该框架区分了两条互补路径：一是微生物介导的冬季氮固持与春季释放；二是植物在冬季直接吸收并储存氮素，绕过微生物竞争瓶颈，为春季生长提供“启动氮”。
冬季气候变化（冬季增温、融雪提前及冻融循环加剧）对这一耦合关系产生干扰。增温导致春季氮释放时间提前，而植物物候响应滞后，二者错位使氮素面临淋溶和反硝化流失风险，并可能削弱生态系统的氮保持能力。但这一影响在不同生态系统存在显著差异：在温带地区，土壤-微生物系统可通过碳氮解耦策略缓冲冻融冲击，维持氮库稳定；而在北极和亚北极地区，极端增温事件释放的矿质氮被微生物快速固持，伴随大量淋溶和气体损失，导致春季氮释放减少，可能加剧夏季植被氮限制。
为此，该综述提出未来研究应优先关注三个方向：解析驱动冬季氮泵的分子与生态反馈机制，建设跨生物群落协同观测网络，以及将冬季氮动态过程集成到生物地球化学模型中。并进一步指出，采纳“冬季氮泵”视角，有助于更客观地评估生态系统演变趋势，改进气候—碳—氮反馈的预测，并为变暖背景下的生态管理提供科学依据。若忽略该机制，则可能低估北方生态系统的脆弱性，同时高估其碳汇潜力。
该综述于7月10日在线发表于国际学术期刊Plant, Cell & Environment。植物所马琳娜副研究员为第一及通讯作者。植物所张云海研究员，自然资源部国土整治中心高级工程师冯金超，以及植物所硕士研究生高瑾安、已毕业硕士研究生张超雪和薛璟参与了综述撰写。该工作得到了国家自然科学基金与国家重点研发计划项目的资助。
文章链接：
http://doi.org/10.1111/pce.70738
（植被与环境变化实验室供稿）
冬季氮泵概念模型：高效机制（a）与气候干扰（b）
