????大氣氮沉降是影響生態(tài)系統(tǒng)過程和功能的重要環(huán)境因素，明晰土壤氮流失對氮沉降的響應(yīng)規(guī)律和機制有助于深入理解生態(tài)系統(tǒng)對氮沉降的響應(yīng)，是當前研究的前沿與熱點。近期，貢嘎山站常瑞英研究員團隊圍繞我國山地氮沉降的通量、動態(tài)變化及生態(tài)效應(yīng)展開了一系列研究，取得了系列成果。

????大氣活性氮沉降具有顯著的區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)差異性。當前研究表明我國總體大氣氮沉降呈現(xiàn)降低趨勢，但并不清楚我國山地大氣氮沉降的狀態(tài)及其趨勢，限制了對氮沉降時空格局分異以及由氮沉降驅(qū)動的生態(tài)效應(yīng)評估的深入理解。團隊通過文獻數(shù)據(jù)整合，系統(tǒng)分析了中國山地區(qū)域大氣氮沉降的通量及其時空格局。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中國山地氮沉降通量在過去20年間呈顯著增加趨勢，尤其是西南和東北地區(qū)的山地氮沉降增速較為明顯，與中國農(nóng)田和整體大氣氮沉降降低的趨勢相反（圖1）?？紤]到我國山地大國的特征，需要針對山地氮沉降開展更為廣泛的監(jiān)測和研究，減小當前評估的不確定性。

????為了揭示山地森林土壤氮損失響應(yīng)氮沉降的關(guān)鍵過程機理，研究組針對土壤氮流失的兩個主要途徑（液態(tài)氮流失和氣態(tài)氮損失），利用貢嘎山多水平氮沉降平臺進行長期定位研究，結(jié)合土壤氮淋溶原位實驗與土壤氧化亞氮（N₂O）排放高頻觀測平臺揭示了氮添加對土壤液態(tài)氮流失及氣態(tài)氮損失的影響及其機制。通過8年長期定位觀測和土壤淋溶液的高頻采樣分析，研究發(fā)現(xiàn)僅高氮添加顯著地提高了土壤有機質(zhì)層中總?cè)芙庑缘═DN）的濃度及通量；然而，不論何種氮添加處理水平，溶解性有機氮（DON）一直是土壤氮淋溶的主要形式。研究同時發(fā)現(xiàn)氮添加對氮淋溶的刺激作用隨時間減弱（圖2），結(jié)合同位素示蹤法揭示這一現(xiàn)象可能與高寒森林強烈的氮吸收有關(guān)。這一結(jié)果可能表明，高寒森林具有較強的生態(tài)韌性，能夠在面對長期氮沉降時逐漸適應(yīng)，并通過植物對氮的有效吸收減少土壤液態(tài)氮的流失。

????除土壤液態(tài)氮的流失外，研究團隊還重點探討了氮沉降對山地森林土壤N₂O排放損失的影響。研究表明，氮添加顯著增加了短期（脈沖排放）和長期土壤N₂O的排放，但其調(diào)控機制有所不同。氮添加4小時后會立刻引起土壤N₂O的脈沖排放，表現(xiàn)為高氮添加強于低氮添加，且該脈沖排放持續(xù)約1-2周左右。土壤氮有效性的提高是引起N₂O的脈沖排放的主控因子。然而，N?O的年際排放量并未與土壤氮有效性成正比。相反，土壤微生物功能基因的比值，尤其是與N?O生成與還原相關(guān)的基因比值（nirK+nirS）/nosZ，是決定長期N?O排放的重要因素（圖3）。結(jié)合全球尺度的meta分析顯示底物和微生物功能基因共同決定了N₂O排放的空間變異，進一步支持了該研究結(jié)論。這一研究通過高頻監(jiān)測揭示了氮沉降對土壤N₂O排放影響在不同時間尺度的調(diào)控機制，并突出了微生物功能基因在調(diào)控N₂O長期排放中的關(guān)鍵作用，進一步深化了氮沉降背景下氣態(tài)氮損失機制的理解。

????上述研究深化了對我國山地氮沉降的時空格局、土壤液態(tài)氮淋溶及氣態(tài)氮損失的理解，為未來氮沉降背景下山地森林功能變化的認識提供了科學依據(jù)，并得到了國家自然科學基金、中國科學院青促會優(yōu)秀會員、成都山地所自主部署基礎(chǔ)創(chuàng)新項目、四川省科學基金及成都山地所人才引進項目的資助。上述文章的第一作者均為在讀博士研究生彭圓睿，相關(guān)研究成果發(fā)表在?Atmospheric Environment、Journal of Geophysical Research: Biogeosciences、Communications Earth & Environment?上。

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中國山地氮沉降的時間動態(tài)及空間分異

氮沉降對土壤液態(tài)氮流失的影響

氮沉降對土壤氣態(tài)氮損失的影響及其機制