氮沉降对全球森林土壤甲烷吸收的抑制作用：受森林氮状态调控

主要观点总结

文章探讨了氮输入对全球森林土壤甲烷吸收的影响，提出了氮输入影响土壤甲烷吸收“三个阶段”假说，并验证了该理论框架。

关键观点总结

关键观点1: 氮输入对森林土壤甲烷吸收的影响存在阶段性变化，包括促进、抑制和弱效应三个阶段。

随着氮输入剂量的提高，土壤甲烷通量可能呈现阶段性变化。在氮限制时，低剂量氮输入会提升土壤微生物活性，提高土壤甲烷吸收通量。高氮输入则会抑制甲烷氧化过程和甲烷吸收。在氮饱和状态下，即使是低剂量氮输入也会抑制土壤甲烷吸收。同时，极高剂量的氮输入可能同时抑制产甲烷作用和甲烷氧化作用。

关键观点2: 全球实验数据支持“三个阶段”假说。

通过对全球森林土壤甲烷通量的整合分析，验证了“三个阶段”假说的正确性。不同氮状态、不同生态区的森林土壤甲烷通量对氮输入的响应系数呈现阶段性变化。

关键观点3: 全球森林土壤甲烷吸收的空间格局及影响因素。

研究结果表明，森林土壤吸收甲烷的热点区域主要分布在温带，而亚马逊雨林中心区域和高纬森林可能是甲烷的源。综合栅格尺度数据，全球森林土壤吸收甲烷量约为11.2Tg yr-1。氮沉降在全球尺度上使森林土壤甲烷吸收能力降低了约百分之二点六。

关键观点4: 未来研究方向：不同生物变量对氮输入的响应变化假说。

提出了不同生物变量（如氮不耐受生物和氮耐受生物）对氮输入的响应变化假说，以及二者之间的交互作用可能导致不同生态变量对氮输入呈现复杂多变的多阶段式响应。未来的研究应考虑生态变量与氮输入之间关系的阶段性变化。

文章预览

甲烷（ CH 4 ） 是仅次于 CO 2 的第二大温室气体，工业革命以来的全球变暖约有 20% 来自大气 CH 4 浓度上升。土壤吸收是降低 大气 CH 4 浓度的一种主要的生物学途径。土壤 CH 4 吸收通量受到土壤产甲烷过程、甲烷氧化过程的影响。产甲烷过程和甲烷氧化过程之间的平衡受到包括氮沉降在内的多种环境因子的调控，使土壤 CH 4 通量呈现较高的空间变异。在过去半个世纪，研究人员已经在世界各地的森林中开展了氮添加实验，来定量研究氮沉降对土壤 CH 4 通量的影响。然而 ，不同森林中开展的实验发现氮输入可能会促进或抑制土壤 CH 4 吸收。这也导致了目前尚 缺乏一个统一的、在全球尺度上普遍适用的概念框架来解释森林土壤 CH 4 通量对氮输入的差异性响应，这也限制了定量模型的发展，增加了全球变化背景下 CH 4 收支估算的不确定性。 森林的氮状态 ………………………………