理解生态系统碳通量如何响应持续的全球变化对约束碳-气候反馈至关重要。氮素是陆地生态系统植物生产力的关键限制性元素，氮沉降被长期视为调控陆地碳封存的重要驱动因子。土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放碳的主要通量，在全球碳循环中发挥着重要作用。既往研究多关注氮添加对土壤呼吸影响的空间差异或短期效应，而对持续氮输入下土壤呼吸响应的时间动态缺乏系统认识。
中国科学院植物研究所植被结构与功能研究团队整合了来自全球森林和草地长期氮添加控制实验的土壤呼吸数据，系统揭示了土壤呼吸响应持续氮添加的时间演变规律。研究发现，土壤呼吸对氮添加的响应呈现由短期促进向长期抑制转变的特征。具体而言，氮添加初期促进土壤呼吸，但这一正向效应仅持续约两年，随后逐渐转变为抑制，且这一变化在森林和草地生态系统中均表现一致。进一步分析表明，土壤呼吸的响应遵循非线性变化，即早期快速下降，随后逐渐趋于平稳。为探究氮添加强度对响应过程的影响，研究以数据集氮添加速率的中位数（50 kg N ha-1 y-1）为界，将实验划分为低、高氮添加速率组，发现高水平氮添加使土壤呼吸平均降低约11%，而低水平氮添加则无显著的整体效应。这些结果表明氮添加对土壤碳通量的影响高度依赖于暴露时长与累积氮输入量。
该研究拓展了既往静态响应范式，为认识长期氮沉降背景下陆地生态系统碳循环的动态变化，以及提高碳循环模型和碳-气候反馈评估的准确性提供了新的科学依据。
研究成果近期在线发表于国际学术期刊PNAS。植物所邢爱军副研究员为论文第一作者，方精云院士和沈海花研究员为共同通讯作者。北京师范大学杜恩在教授、美国耶鲁大学刘上石副研究员、英国斯特灵大学Arthur Broadbent研究员等参与了本研究工作。该研究得到国家自然科学基金项目的资助。
文章链接：
www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2622400123
（植被与环境变化重点实验室供稿）
土壤呼吸对长期氮添加的时间动态响应规律
