氮素增加对多年冻土泥炭地土壤呼吸及温室气体排放的调控机制与气候效应

来自Mohe森林生态系统国家研究站的团队针对氮沉降增加如何影响多年冻土泥炭地温室气体(GHG)排放这一关键科学问题，通过NH4NO3添加实验（0-100 kg N ha-1 yr-1）发现：氮输入使CO2(12.92%-40.63%)、CH4(24.11%-85.50%)和N2O(26.19%-269.05%)排放显著增加，且与土壤pH呈负相关。该研究为预测冻土区碳氮循环对气候变化的反馈提供了重要依据。

　　

在气候变化的背景下，这项开创性研究揭示了氮素输入对北极圈敏感生态系统——多年冻土泥炭地（permafrost peatland）的深远影响。科研团队选择漠河森林生态系统国家研究站作为实验基地，采用硝酸铵（NH₄NO₃）作为氮源，设置了四个梯度处理：对照（CK）、低氮（LN，25 kg N ha^-1 yr^-1）、中氮（MN，50 kg N ha^-1 yr^-1）和高氮（HN，100 kg N ha^-1 yr^-1）。

令人震惊的是，在2021-2022年生长季（6-10月）期间，氮添加如同打开了"温室气体潘多拉魔盒"——土壤暗呼吸CO₂排放激增12.92%-40.63%，甲烷（CH₄）通量飙升24.11%-85.50%，而氧化亚氮（N₂O）的增幅更是达到惊人的269.05%。这些变化与土壤pH值呈现显著负相关（P<0.01），暗示着土壤酸化可能是关键的驱动因素。

研究指出，氮素通过"双管齐下"的机制调控温室气体排放：一方面作为微生物的"能量饮料"促进碳氮底物转化，另一方面像"催化剂"般加速相关生化过程。特别值得注意的是，即使在最高氮处理下仍未观察到饱和效应，这意味着随着全球氮沉降持续增加，冻土区可能释放出比预期更多的温室气体。这项发现为完善气候模型提供了关键参数，强调必须同时考虑大气氮沉降和冻土融化释放养分的协同效应。