森林生态系统在全球碳循环中起着至关重要的作用。中国森林生态系统，特别是东亚季风区的亚热带森林生态系统表现出与北美和欧洲森林相当的固碳能力。准确评估和预测中国森林生态系统碳循环动态对应对气候变化和实现碳中和具有重要意义。碳分配和碳周转时间是预测陆地碳汇及其对全球变化响应的两个关键过程。已有结果表明土地利用变化和气候变化对陆地生态系统碳周转的变化具有重要作用，但是大气氮沉降如何影响中国区域森林生态系统的碳分配和植被碳周转时间尚不清楚。研究利用国际主流陆面过程模型（CLM4.5），模拟分析了1990~2015年中国森林生态系统碳分配和植被碳周转时间的变化特征，并且利用模拟实验定量分析了大气氮沉降对中国森林生态系统的碳分配和植被碳周转时间的影响及其在不同森林类型间的差异。
研究结果表明，尽管叶片和细根的碳分配比例下降（-0.03% yr-1），但木质部的碳分配比例增加（0.06% yr-1），并且分配给叶片、细根和木质部的净初级生产力（NPP）和植被碳周转时间（τveg）呈上升趋势（图1）。相关性分析表明，分配给叶片、细根和木质部的NPP和相关的分配系数均与大气氮沉降显著相关。大气氮沉降的影响分别占叶片或细根、木质部碳分配系数变化趋势的46%和40%。大气氮沉降总体上使中国森林τveg增加了0.009 yr-1，其中由大气氮沉降引起的τveg趋势增加的区域约占中国森林面积的76%，并且大气氮沉降对落叶林τveg趋势的影响大于常绿林（图2）。大气氮沉降引起的累积NPP增加量（19%）大于碳损失量（15%），因而大气氮沉降使得中国森林植被中储存了更多的碳。研究结果强调了碳分配过程在大气氮沉降对森林碳汇影响研究中的重要性，建议未来进一步加强植被生物量特别是细根和根凋落物量的长期观测，以提高模型预测碳分配和植被周转过程对环境变化响应的能力。
图 1 1990-2015年中国森林NPP分配系数、NPP分配量、NPP、凋落物以及植被碳周转时间的动态变化。a：木质部分配系数；b：叶或细根分配系数；c：木质部NPP分配量；d：叶或细根的NPP分配量；e：NPP和凋落物；f：植被碳周转时间。
图2 大气氮沉降对森林生态系统碳周转时间变化速率的影响。
该论文以“Effects of atmospheric nitrogen deposition on carbon allocation and vegetation carbon turnover time of forest ecosystems in China ”为题发表于国际学术期刊Agricultural and Forest Meteorology (Q1,IF=6.2)，收录于ChinaFLUX20周年专刊“Carbon, nitrogen and water fluxes of terrestrial ecosystems in China”，论文第一作者为兰州大学博士生王天祥，通讯作者为中国科学院地理科学与资源研究所张黎副研究员。研究获得国家自然科学基金（42030509, 31971512, 42141005）等项目的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109853