????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(jī)制有助于深入理解生態(tài)系統(tǒng)對氮沉降的響應(yīng)，是當(dāng)前研究的前沿與熱點(diǎn)。近期，貢嘎山站常瑞英研究員團(tuán)隊(duì)圍繞我國山地氮沉降的通量、動(dòng)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(dāng)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(shí)空格局分異以及由氮沉降驅(qū)動(dòng)的生態(tài)效應(yīng)評估的深入理解。團(tuán)隊(duì)通過文獻(xiàn)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(shí)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(dāng)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(jī)理，研究組針對土壤氮流失的兩個(gè)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(jìn)行長期定位研究，結(jié)合土壤氮淋溶原位實(shí)驗(yàn)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(jī)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(jī)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(jī)氮（DON）一直是土壤氮淋溶的主要形式。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)氮添加對氮淋溶的刺激作用隨時(shí)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(qiáng)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(qiáng)的生態(tài)韌性，能夠在面對長期氮沉降時(shí)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(tuán)隊(duì)還重點(diǎn)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(jī)制有所不同。氮添加4小時(shí)后會立刻引起土壤N2O的脈沖排放，表現(xiàn)為高氮添加強(qiáng)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(jìn)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(shí)間尺度的調(diào)控機(jī)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(jìn)一步深化了氮沉降背景下氣態(tài)氮損失機(jī)制的理解。
????上述研究深化了對我國山地氮沉降的時(shí)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(rèn)識提供了科學(xué)依據(jù)，并得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)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(xiàng)目、四川省科學(xué)基金及成都山地所人才引進(jìn)項(xiàng)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。
中國山地氮沉降的時(shí)間動(dòng)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(jī)制